【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 驗(yàn)室一般都裝備有波形信號(hào)發(fā)生器設(shè)備。此類設(shè)備的低端品種通常稱為“函數(shù)信號(hào)發(fā)生器”，顧名思義，可以被用來輸出各種數(shù)學(xué)函數(shù)信號(hào)，比如正弦函數(shù)波形、鋸齒波形、方波等等。任意波形信號(hào)發(fā)生器可視為普通函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的升級(jí)版設(shè)備。這類設(shè)備主要是采用高速DAC技術(shù)，把存儲(chǔ)器中預(yù)先編制好的波形采樣值序列連續(xù)轉(zhuǎn)換成模擬電平輸出，在轉(zhuǎn)換時(shí)可以改變一些設(shè)定，使輸出信號(hào)的幅度發(fā)生增減，時(shí)可以改變一些設(shè)定，使輸出信號(hào)的幅度發(fā)生增減，或轉(zhuǎn)換頻率發(fā)生改變，以得到用戶所需的信號(hào)樣式。任意波形信號(hào)發(fā)生器除了具備發(fā)生各種常用函數(shù)信號(hào)波形之外，還可以讓用戶自行編制想要的波形；通常，儀表生產(chǎn)廠商會(huì)配套提供用于編制波形的計(jì)算機(jī)程序軟件。 實(shí)驗(yàn)要求使用實(shí)驗(yàn)室裝備的Agilent公司33521A函數(shù)/任意波形發(fā)生器，圖62所示，生成所需波形信號(hào)。圖62 Agilent 33521A函數(shù)和任意波形發(fā)生器 波形制作過程本次實(shí)驗(yàn)中，需要生成載波頻率100kHz，調(diào)制信號(hào)為波特率500Baud的三階m序列（1110010為一個(gè)周期）的2ASK調(diào)制波形。為保證生成波形的質(zhì)量，設(shè)定每載波周期采用200個(gè)采樣點(diǎn)。由于每比特包含200個(gè)載波周期，相應(yīng)有40K個(gè)采樣點(diǎn)。波形的制備過程如下：步驟1：打開軟件會(huì)自動(dòng)彈出start幫助窗口，選擇“NewWaveform”產(chǎn)生一個(gè)新波形。設(shè)定波形的具體參數(shù)如下：波形發(fā)生器硬件型號(hào)（33500Series）；波形持續(xù)時(shí)間duration=14ms，即7個(gè)符號(hào) ；采樣率sampling grate=20M Sa/s，即200Sa/cycleX 100k cycles/s=20M Sa/s；如圖631方式設(shè)定波形參數(shù)，每個(gè)比特內(nèi)包含40K個(gè)采樣點(diǎn)，7個(gè)比特共有280K個(gè)采樣點(diǎn)。圖631 波形參數(shù)設(shè)計(jì)步驟2：編輯“111”對(duì)應(yīng)的波形片段。在Waveform選項(xiàng)卡— BasicSegment內(nèi)，選擇正弦信號(hào)Sine。設(shè)定參數(shù)如下：持續(xù)時(shí)間Total Time =6ms，對(duì)應(yīng)于3個(gè)比特；幅值A(chǔ)mplitude=1Vpp；偏移量Offset=0。載波周期數(shù)Cycles:=600, 3個(gè)比特共包含600個(gè)載波周期。點(diǎn)擊OK確認(rèn)后，即可在主視窗創(chuàng)建波形，如圖632所示：圖632 “111”對(duì)應(yīng)波形創(chuàng)建結(jié)果步驟3：編輯“00”對(duì)應(yīng)的波形片段。在Waveform選項(xiàng)卡— BasicSegment內(nèi)，選擇直流信號(hào)DC。設(shè)定參數(shù)如下：持續(xù)時(shí)間Total Time=4ms，對(duì)應(yīng)于2個(gè)比特的持續(xù)時(shí)間；偏移量Offset=0 V。點(diǎn)擊OK，彈出插入選擇“InsertOption”窗口，選擇從尾端插入“Insertat the end”選項(xiàng)（圖11），即可在主視窗創(chuàng)建波形，如圖633所示：圖633 “00”對(duì)應(yīng)波形創(chuàng)建結(jié)果步驟4，照此前方式編輯后續(xù)的“1”和“0”對(duì)應(yīng)的波形片段?？稍谥饕暣暗玫絼?chuàng)建完成的波形，如圖634所示：圖634 創(chuàng)建完成的波形步驟5: 波形創(chuàng)建結(jié)果的保存。，創(chuàng)建結(jié)果建議保存為此格式。波形文件保存在U盤內(nèi)，將U盤插入Agilent信號(hào)發(fā)生器33521A，儀器就可讀取波形。7. 致謝首先，感謝袁老師、李老師等實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師以及課程助教對(duì)于此次實(shí)驗(yàn)的耐心指導(dǎo)、悉心幫助。老師上課的指導(dǎo)讓我們掌握了實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)，課程助教在實(shí)驗(yàn)室也不厭其煩的為我們解答疑惑，是他們的無私付出讓我們可以順利的完成此次實(shí)驗(yàn)。其次，非常感謝積極合作共同努力的組長(zhǎng)和組員們，是他們的認(rèn)真刻苦、勤學(xué)善問才完成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，也非常感謝實(shí)驗(yàn)室里其他各組的同學(xué)們，他們分享經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)、樂于互相探討，減少了彼此走彎路的可能，營(yíng)造了良好的氛圍。最后，感謝學(xué)校為我們提供了先進(jìn)的儀器設(shè)備和完善的實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓我們能夠投入實(shí)驗(yàn)、開拓創(chuàng)新、勇于探索。再次真誠致謝各位的幫助！8. 參考文獻(xiàn)[1] [2]任務(wù)課題1要求和基本技術(shù)指標(biāo)(201732修訂發(fā)布).ftp://[2] [2]DDS調(diào)試心得. ftp://[3] 王會(huì)華，李寶平. m序列發(fā)生器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn). :152.[4] 指導(dǎo)材料：. ftp://[5] 指導(dǎo)材料：定制和發(fā)生任意信號(hào)波形 . ftp://9. 附錄A 測(cè)試和分析 測(cè)試的項(xiàng)目和方法表1 第一輪測(cè)試基本技術(shù)指標(biāo)（滿分55，總評(píng)時(shí)按一定規(guī)則折算）檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)條件檢測(cè)方法評(píng)分規(guī)則供電電壓直接觀察。限定使用177。5V雙電源（可僅使用單路；允許單片機(jī)或FPGA開發(fā)板卡另行有供電）。不合規(guī)定則停止評(píng)測(cè)。已調(diào)制ASK波形MDO4034混合域示波器CH1接C點(diǎn)，并定為觸發(fā)源；CH2輪流接D點(diǎn)和A點(diǎn)；頻譜端口接D點(diǎn)觀察D點(diǎn)ASK波形，并與A點(diǎn)波形比對(duì)，峰峰值小于2V，直流分量為零時(shí)域波形正確得5分時(shí)域頻域聯(lián)合觀測(cè)時(shí)域頻域同時(shí)觀測(cè)，操作正確得5分頻譜峰值示數(shù)，操作正確得5分“解調(diào)”獲得基帶波形，操作正確得5分帶通濾波器（BPFC）使用N9320B頻譜儀（帶TG）測(cè)試幅度頻率特性曲線和參數(shù)；TG輸出0dBm；頻譜掃描開始頻率50KHz，結(jié)束頻率150KHz，1020次測(cè)量取平均建議RBW取30KHz 獲得頻譜曲線能正確操作儀器示出曲線，得5分。自動(dòng)測(cè)量頻譜峰值點(diǎn)能正確操作儀器，且誤差：小于等于3%，得10分；大于3%小于等于5%，得8分；大于5%小于等于10%，得6分；其他，得0分。自動(dòng)測(cè)量3dB帶寬能正確操作儀器，且Q值：，得5分；否則得0分。已調(diào)制FSK/PSK信號(hào)頻譜分析使用N9320B頻譜儀測(cè)試信號(hào)頻譜，接D點(diǎn)；頻譜掃描開始頻率50KHz，結(jié)束頻率500KHz，建議RBW取30Hz；由老師現(xiàn)場(chǎng)指定兩種信號(hào)之一作為被測(cè)觀測(cè)FSK信號(hào)能正確操作儀器示出頻譜曲線，得5分。能正確操作儀器標(biāo)定頻率峰值點(diǎn)：屏幕同時(shí)示出FSK兩個(gè)頻率點(diǎn)，得10分；只能示出一個(gè)頻率點(diǎn)，得5分；觀測(cè)PSK信號(hào)能正確操作儀器示出頻譜曲線，得5分。能正確操作儀器標(biāo)定頻率峰值點(diǎn)：屏幕同時(shí)示出PSK載波基頻和二次諧波兩個(gè)頻率點(diǎn)，得10分；只能示出一個(gè)頻率點(diǎn)，得5分；表2 任務(wù)1A和任務(wù)1B第二輪測(cè)試基本技術(shù)指標(biāo)（滿分40，總評(píng)時(shí)按一定規(guī)則折算）檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)條件檢測(cè)方法評(píng)分規(guī)則對(duì)自制發(fā)送機(jī)ASK信號(hào)的解調(diào)自制發(fā)送機(jī)電路輸出ASK信號(hào)，經(jīng)信道電路，輸入接收機(jī)電路觀察H點(diǎn)的解調(diào)后波形，并與A點(diǎn)波形比對(duì)波形正確得10分對(duì)任意波信號(hào)源發(fā)生的ASK信號(hào)的解調(diào)指定使用Agilent 33521A[注2]任意波形發(fā)生器，波形文件由學(xué)生制作和準(zhǔn)備，并存儲(chǔ)在自帶U盤中示波器觀測(cè)任意波形發(fā)生器的輸出，必須學(xué)生操作以示波器CH1觀察任意波形發(fā)生器的TTL輸出端信號(hào)（波形同步信號(hào)），并設(shè)為觸發(fā)源；以CH2觀察波形輸出波形正確，得10分。觀察H點(diǎn)的解調(diào)后波形觀測(cè)方式類同前項(xiàng)波形正確，得5分對(duì)自制發(fā)送機(jī)FSK信號(hào)的解調(diào)觀察H點(diǎn)的解調(diào)后波形，并與A點(diǎn)波形比對(duì)波形正確，得5分對(duì)任意波信號(hào)源發(fā)生的FSK信號(hào)的解調(diào)觀察H點(diǎn)的解調(diào)后波形觀測(cè)方式類同前項(xiàng)波形正確，得5分位同步恢復(fù)及基帶波形輸出[注1]眼圖觀測(cè)（按“眼圖觀測(cè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ蕉?，即位同步時(shí)鐘來自接收機(jī)恢復(fù)得到的位時(shí)鐘），必須學(xué)生操作操作正確、波形正常得5分[注1]指定僅測(cè)試ASK解調(diào)。[注2]本輪教學(xué)指定僅使用Agilent設(shè)備，暫不使用Tektronix設(shè)備。 測(cè)試資源MDO4034混合域示波器、N9320B頻譜儀、Agilent 33521A任意波形發(fā)生器以及由老師提供的波形文件 測(cè)試的結(jié)果和分析表931 第一輪測(cè)試結(jié)果檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果結(jié)果分析供電電壓供電電壓為177。5V雙電源（可僅使用單路；允許單片機(jī)或FPGA開發(fā)板卡另行有供電）正確已調(diào)制ASK波形時(shí)域、頻域、解調(diào)信號(hào)正確正確BPFC特性測(cè)試獲得正確的頻譜曲線，能夠自動(dòng)測(cè)量頻譜峰值點(diǎn)能夠自動(dòng)測(cè)量3dB帶寬， 結(jié)果符合參數(shù)要求，正確FSK/PSK信號(hào)頻譜分析能夠得到FSK信號(hào)頻域波形，同時(shí)標(biāo)出兩個(gè)頻率點(diǎn) 正確表932 第二輪測(cè)試結(jié)果檢測(cè)項(xiàng)目檢測(cè)結(jié)果結(jié)果分析自制發(fā)送機(jī)電路給出ASK信號(hào)的解調(diào)點(diǎn)H和點(diǎn)A波形比對(duì)，波形正確且一致（相似）正確自制發(fā)送機(jī)電路給出FSK信號(hào)的解調(diào)點(diǎn)H和點(diǎn)A波形比對(duì)，波形正確且一致（相似）正確對(duì)任意波信號(hào)源發(fā)生的ASK信號(hào)的解調(diào)波形正確，解調(diào)后波形與原波形包絡(luò)相同。 正確對(duì)任意波信號(hào)源發(fā)生的FSK信號(hào)的解調(diào)波形正確，解調(diào)后波形與原波形包絡(luò)相同。正確眼圖觀測(cè)使用眼圖觀測(cè)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ蕉^測(cè)任意波發(fā)生器ASK信號(hào)的眼圖正確10. 附錄B課程學(xué)習(xí)心得和意見建議 系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)踐與創(chuàng)新（2）課程已經(jīng)接近尾聲，在這一個(gè)學(xué)期的短暫確有意義的時(shí)間里，我小組的3名成員分工明確，通力合作，按照要求循序漸進(jìn)地完成了發(fā)送機(jī)電路、信道電路和接收機(jī)電路的設(shè)計(jì)和調(diào)試。在此次創(chuàng)新實(shí)踐的過程中，我們所有小組成員運(yùn)用工程的方法和流程解決問題，在學(xué)習(xí)中進(jìn)步，在進(jìn)步中學(xué)習(xí)，各方面的能力都得到了顯著的提高和鍛煉，涉及的各方面知識(shí)也有更深入的了解。學(xué)習(xí)收獲體會(huì)主要在幾個(gè)方面: 合作與統(tǒng)籌的能力：本小組在三位同學(xué)組成之時(shí)就依據(jù)各自的特長(zhǎng)進(jìn)行了分工，每位成員的能力都得到了很好的發(fā)揮，時(shí)更有知識(shí)和能力上的互相的補(bǔ)充。同時(shí)，小組成員合理安排自己的時(shí)間，把小組的共同利益放在第一位，在成員共同課余時(shí)間內(nèi)組織共同前往實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)，部分成員課余時(shí)間單獨(dú)對(duì)所負(fù)責(zé)部分進(jìn)行分析、改進(jìn)，大家共同努力，極大地提高了實(shí)驗(yàn)的進(jìn)度使實(shí)驗(yàn)有條不紊地進(jìn)行下去，沒有一點(diǎn)矛盾產(chǎn)生。 自學(xué)能力：自學(xué)能力的提升可以說是本課程給我們帶來的最大收獲。當(dāng)我們剛剛拿到課題時(shí)，所有組員都對(duì)接下去所要進(jìn)行的工作一籌莫展，但通過不斷地摸索和討論，大家逐漸了解并熟悉掌握了各個(gè)實(shí)驗(yàn)儀器的使用、各個(gè)模塊的原理等課程相關(guān)內(nèi)容，在課程講座的講解、課程資料的輔助和老師的輔導(dǎo)下，我們小組較為迅速地掌握了相關(guān)知識(shí)，并在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中有所應(yīng)用。 動(dòng)手能力：理論要與實(shí)踐相結(jié)合，我們?cè)诒菊n程中深刻感受到了這點(diǎn)。實(shí)際電路的搭建中難免地遇到了許多錯(cuò)誤和變更，實(shí)際應(yīng)用上還需要在理解電路的基礎(chǔ)上加以適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)。實(shí)驗(yàn)過程中，我們經(jīng)常遇到焊接錯(cuò)誤、軟件編寫錯(cuò)誤、測(cè)試操作錯(cuò)誤等問題，起初，面對(duì)這些問題，我們總是手忙腳亂。但經(jīng)過不斷實(shí)踐，我們焊接的準(zhǔn)確度和速度不斷提高，測(cè)試的結(jié)果也越來越令人滿意?？梢哉f，我們的動(dòng)手能力有了長(zhǎng)足的進(jìn)步。 與他人交流合作的能力：在實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)的過程中，各個(gè)小組之間有和諧積極的交流互助的過程。各個(gè)小組之間在實(shí)驗(yàn)室共同完成實(shí)驗(yàn)的時(shí)間里互相幫助檢查電路，也在交流中分享實(shí)驗(yàn)中積累的經(jīng)驗(yàn)和技巧。這個(gè)過程既解決了實(shí)際的電路問題，也營(yíng)造了良好的實(shí)驗(yàn)室氛圍，同學(xué)們?cè)诮涣髦猩钊肓藢?duì)實(shí)驗(yàn)的理解。