【摘 要】
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标准失真信号发生器是一种被广泛应用于计量仪器的研制、生产、检定、维护保障的测试设备。失真信号发生器多数采用直接模拟信号合成方法,其输出频率准确度不高,频点覆盖率低。目前国内的标准失真信号发生器大多数产品以数码管显示参数,而国外生产的相关仪器价格昂贵且软件代码闭源。针对现阶段国内标准失真信号发生器的现状,本文提出了一种具有低本底失真度和人性化操作界面的标准失真信号发生器软件设计方案,能够基于直接数字
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标准失真信号发生器是一种被广泛应用于计量仪器的研制、生产、检定、维护保障的测试设备。失真信号发生器多数采用直接模拟信号合成方法,其输出频率准确度不高,频点覆盖率低。目前国内的标准失真信号发生器大多数产品以数码管显示参数,而国外生产的相关仪器价格昂贵且软件代码闭源。针对现阶段国内标准失真信号发生器的现状,本文提出了一种具有低本底失真度和人性化操作界面的标准失真信号发生器软件设计方案,能够基于直接数字频率合成(DDFS)技术来产生点频信号和失真信号。其中,失真信号的波形点数据是由基波、二次谐波和三次谐波的数字量叠加构成。本文主要研究内容如下:1)设计并实现了显控软件,包括人机交互友好的显示界面和数据传输准确的驱动程序。界面主要采用MVP和MVVM两种设计模式,降低了程序的耦合性并提高了代码的可测性和可复用性。驱动程序采用分层设计方案,减少了层次之间的依赖性;抽象出了通用总线I/O接口类,提高了对多种总线协议的兼容性;波形数据的数字合成及频率、幅度调节等寄存器值的计算也在驱动程序中具体实现。2)针对失真信号波形峰值的不确定性和失真度调节范围的需求,本文提出了一种失真信号数字合成的软件优化方案。该方案包括引入一种基于基波与谐波峰值比例关系的幅度比例因子,以及通过理论推导与仿真验证选取的基波与各次谐波之间的相位差——0°。最终保证了失真信号波形峰值不超出DAC的参考电压,同时大大提高了DAC垂直分辨率的有效性。3)为了满足低本底失真度的需求,软件需要对低次谐波进行有效抑制。本文采用了谐波抵消的方法,在波形数据送入DAC之前,先利用预补偿谐波信号将原有谐波抵消掉,以此来有效地降低本底失真度。经仿真验证,通过该方法可将低次谐波控制在-110dB以下。4)软件的实现采用了测试驱动开发(TDD)的方式,有效地提高了代码的可测性。本文给出了软件主要逻辑的测试用例和全部成功通过的测试结果,验证了程序的正确性与可用性。并且进行了标准失真信号发生器的整机测试,各项指标均已达到,实现了所需求的功能。
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