先進(jìn)的DDS技術(shù)讓任意波形發(fā)生器實現(xiàn)“繪畫”功能

　　1971年3月，美國學(xué)者J.Tierncy，C.M.Rader和B.Gold最先提出直接數(shù)字合成技術(shù)（Direct Digital Synthesis），簡稱DDS技術(shù)。這是一種從相位概念出發(fā)直接合成所需要波形的全數(shù)字頻率合成技術(shù)，在通信、雷達(dá)、導(dǎo)航、電子偵察、干擾與抗干擾等眾多領(lǐng)域都有應(yīng)用。

　　同傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)相比，DDS技術(shù)具有頻率分辨率高、變頻速度快、變頻相位連續(xù)、相位噪聲低等優(yōu)點，易于功能擴(kuò)展和全數(shù)字化集成、容易實現(xiàn)對輸出信號的多種調(diào)制，是近年來被廣泛應(yīng)用的任意波形發(fā)生器的基礎(chǔ)。

　　DDS技術(shù)普及任意波應(yīng)用

　　日常應(yīng)用中，除生成標(biāo)準(zhǔn)波形如正弦波、方波、三角波、脈沖波之外，信號發(fā)生器還要用于模擬輸出自然界的一些不規(guī)則信號，以生成"實際環(huán)境"信號，包括在被測設(shè)備離開實驗室或車間時可能遇到的所有毛刺、漂移、噪聲和其它異常事件等信號。所有這些電子測量都要求信號發(fā)生器輸出信號的參數(shù)如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定范圍內(nèi)進(jìn)行更加精確的調(diào)整，更好的穩(wěn)定性及輸出指示。因此，任意波發(fā)生功能的重要性對信號發(fā)生器來說不言而喻。

　　雖然現(xiàn)在大部分廠商都已經(jīng)應(yīng)用了DDS技術(shù)，但是由于

實現(xiàn)方式不同，產(chǎn)生任意波的任意程度也有本質(zhì)的差別。RIGOL（北京普源精儀科技有限責(zé)任公司） DG系列函數(shù)/任意波形發(fā)生器的DDS技術(shù)是使用一片F(xiàn)PGA為核心做出來的DDS系統(tǒng)，可以對直接合成波形的每一個參數(shù)進(jìn)行有效的控制，包括存儲器中的波表的數(shù)據(jù)以及數(shù)據(jù)長度，對于這樣的DDS系統(tǒng)來說，不管是產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)波還是任意波都是非常靈活的。相比之下，市場上用專用DDS芯片做的任意波發(fā)生器則不能做到這樣靈活，因為DDS芯片是將一個正弦波的數(shù)據(jù)固化下來作為波表，使用過程中并不能修改，僅能對頻率這樣的簡單參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，所以這些任意波和機(jī)器本身標(biāo)準(zhǔn)正弦波的精確程度也不在同一技術(shù)層次上，而是通過另外的途徑和通道產(chǎn)生，例如使用性能較弱的單片機(jī)來完成。加上目前市面上的專用DDS芯片價格昂貴、功能固定單一，采用這一方案的信號發(fā)生器在應(yīng)用上受到很大限制。

　　本文中為了體驗任意波的任意性，將與大家共同分享一種簡易的信號源“繪畫”方法。使用的儀器是RIGOL的DG3000系列高性能的函數(shù)/任意波形發(fā)生器。DG3000系列采用了先進(jìn)的DDS技術(shù)，能夠生成穩(wěn)定、精確、純凈和低失真的任意波信號，此外還擁有120 MHz最高輸出頻率、300 MSa/s采樣率、14位垂直分辨率、1MB采樣點存儲深度，配以4.0’ QVGA 彩色液晶顯示，充分滿足目前及未來測試需求，已在實現(xiàn)模擬傳感器、實際環(huán)境信號、電路功能測試、串行總線調(diào)試、IC芯片測試等多方面廣泛應(yīng)用。

　　用RIGOL任意波形發(fā)生器產(chǎn)生圖片波形

　　對于標(biāo)準(zhǔn)波形和簡單的自定義任意波形，并不需要復(fù)雜操作，直接在信號源上或通過Ultrawave軟件（RIGOL信號發(fā)生器自帶）操作即可實現(xiàn)。

　　對于生成那些非常復(fù)雜的波形（如圖1），首先我們要確定一張單色的圖片（通常單色圖片只有黑色和白色兩種顏色，便于軟件分析）。圖片尺寸最好小一些，因為任意波形發(fā)生器的存儲空間是有限的，如果圖片尺寸太大，波形文件將會非常龐大。

　　第二步，用MATLAB對該單色圖片分析。讓MATLAB對圖片的每一個像素點進(jìn)行判斷，如果該像素點是黑色，那么分別記錄下該像素點的橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，即得到一個(X,Y)數(shù)據(jù)。這樣，在分析完該圖片后，就會得到一組黑色像素點的坐標(biāo)數(shù)據(jù)（如圖2）。