2 系統(tǒng)總體設(shè)計方案
    圖1給出系統(tǒng)總體設(shè)計方框圖，它由單片機,、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)及其外圍的模擬部分組成,。在FPGA的內(nèi)部數(shù)字部分中，利用FPGA內(nèi)部的總線控制模塊實現(xiàn)與鍵盤掃描,、液晶控制等人機交互模塊的通信,，并在單片機與系統(tǒng)工作總控制模塊之間的交互通信中起橋梁作用。系統(tǒng)工作總控制可統(tǒng)一控制各個時序模塊,；各時序模塊用于完成相應(yīng)的控制功能,。在模擬部分中，利用無源低通濾波器及放大電路,，使AD9851型DDS模塊的輸出信號成為正弦波和FM調(diào)制信號,；再利用調(diào)幅電路，使FPGA內(nèi)部DDS模塊產(chǎn)生的信號與AD9851輸出的載波信號變?yōu)檎{(diào)幅信號,，同時在基帶碼控制下通過PSK/ASK調(diào)制電路得到PsK和ASK信號,。最后，各路信號選擇通道后,，經(jīng)功率放大電路驅(qū)動50Ω負載,。

3 理論分析與計算
3．1 調(diào)幅信號
    調(diào)幅信號表達式為：

   
式中：ω0t，ωt分別為調(diào)制信號和載波信號的角頻率,；MA為調(diào)制度,。
    令V(O)=Vocos(ω0t)，V(ω)=MAcos(ωt),，則V(t)=V(O)+V(O)V(ω),。故調(diào)幅信號可通過乘法器和加法器得到；通過改變調(diào)制信號V(ω)的幅值改變MA,，V(ω)的范圍為0．1～l V,，MA對應(yīng)為10％~100％。
3．2 調(diào)頻信號
    采用DDS調(diào)頻法產(chǎn)生調(diào)頻信號,，具體實現(xiàn)方法：通過相位累加器和波形存儲器在FPGA內(nèi)部構(gòu)成一個DDS模塊,，用于產(chǎn)生1 kHz的調(diào)制信號,。其中，波形存儲器的數(shù)據(jù)即為調(diào)制信號的幅度值,。將這些表示幅度值的數(shù)據(jù)直接與中心頻率對應(yīng)的控制字相加,，即可得到調(diào)頻信號的瞬時頻率控制字，再按調(diào)制信號的頻率切換這些頻率控制字,，即可得到與DDS模塊輸出相對應(yīng)的調(diào)頻信號,。
3．3 PSK和ASK信號
    ASK信號是振幅鍵控信號，可用一個多路復(fù)用器實現(xiàn),。當控制信號為1時,，選擇載波信號輸出；當控制信號為0時,，不選擇載波信號輸出,；當控制信號由速率為10 Kb／s的數(shù)字脈沖序列給出時，可以產(chǎn)生ASK信號,。PSK信號是移相鍵控信號,，這里只產(chǎn)生二相移相鍵控，即BPSK信號,。它的實現(xiàn)方法與ASK基本相同,，只是在控制信號為0時，選擇與原載波信號倒相的輸出信號,，該倒相信號可由增益倍數(shù)為l的反相放大電路實現(xiàn),。

4 主要功能電路設(shè)計
    圖2給出調(diào)幅電路。它采用ADI公司的乘法器AD835實現(xiàn),。該器件內(nèi)部自帶加法器,，可直接構(gòu)成調(diào)幅電路。圖3給出PSK／ASK電路,。它主要由多路復(fù)用器和移相器構(gòu)成,。其中，移相器采用Maxim公司的高速運算放大器MAX477所構(gòu)成的反相放大電路實現(xiàn),，多路復(fù)用器采用ADI公司的AD7502,。當兩條通道選擇控制線A1AO為ll時，輸出原信號,；當A1A0為00時,，輸出原信號的反相信號；當A1A0為01時,，無信號輸出,。這樣只要FPGA按固定速率通過Al和AO兩條控制線給出基帶序列信號,，就能相應(yīng)輸出PSK和ASK信號,。

    FPGA內(nèi)部DDS調(diào)頻電路由分頻器,、累加器、ROM和AD985l時序控制電路構(gòu)成,。分頻器用于得到20 kHz的信號,，作為AD985l控制字的切換頻率；ROM中存儲了1 kHz的正弦波表,，接收累加器給出的控制字切換信號,，同時向AD985l時序控制模塊發(fā)送頻偏控制字；AD985l時序控制電路根據(jù)中心頻率并結(jié)合頻偏控制字向AD985l器件發(fā)送頻率控制字,，以實現(xiàn)DDS調(diào)頻,。

    功率放大電路由ADI公司的高速運算放大器AD811和T1公司的緩沖器BUF634構(gòu)成，如圖4所示,。AD8ll采用同相放大器接法,，將輸入信號放大到電壓峰峰值為6 V；后級緩沖電路用于提供足夠的輸出電流,，使負載的輸出電壓峰值穩(wěn)定在6 V,。由于AD81l的輸出電流較大，所以在AD811與緩沖器之間串接了一只l kΩ的電阻用于限流,。電路調(diào)試時發(fā)現(xiàn)．輸出高頻信號有衰減,。經(jīng)過分析獲知，主要原因在于后級緩沖器有8 pF的等效輸入電容(見圖4中虛線),，該電容影響電路的高頻響應(yīng),。于是在AD811輸出與BUF634輸入之間接入了 一只330nF的補償電容，補償后的電路高頻響應(yīng)效果良好,。

5 系統(tǒng)軟件設(shè)計
    該系統(tǒng)軟件采用結(jié)構(gòu)化和層次化的設(shè)計方法,。前者指相應(yīng)的基本功能模塊利用底層處理子程序所處理的數(shù)據(jù)，向上層全功能模塊提供處理后的數(shù)據(jù),；后者指利用前者的接口完成該模塊功能,。最后由主程序調(diào)用全功能模塊構(gòu)建系統(tǒng)。圖5給出程序流程圖,。

    整個程序以按鍵中斷為主線,，分為正弦波、調(diào)幅波,、調(diào)頻波,、鍵控波4種輸出模式和1個復(fù)位模式。在不同的模式下分別執(zhí)行相應(yīng)的子程序,，最后分別向FPGA寫入相應(yīng)的控制字,。

6 測試數(shù)據(jù)
    該系統(tǒng)測試主要由高頻毫伏表、頻率計,、示波器完成,。其中,，高頻毫伏表測試輸出信號峰值；頻率計測試輸出信號的頻率,；示波器用于測試正弦波,、調(diào)幅波、調(diào)頻波,、PSK以及ASK等信號波形,。這里選取1 kHz，lO kHz,，100 kHz,，l MHz和10 MHz這5個頻率點對正弦信號發(fā)生器進行測試，將實際頻率與預(yù)置頻率相比較,，得到各頻率點的相對誤差均小于0．05‰,。其中100 kHz和10 MHz處的相對誤差小于0．02‰；5個頻率點所對應(yīng)正弦信號的電壓峰值分別為6．28 V,，6．25 V,，6．10 V，5．90 V,，5．60 V,。

7 結(jié)語
    該系統(tǒng)較好地完成了預(yù)期的各項功能和指標。正弦波的輸出頻率范圍為l kHz～10 MHz,，在其內(nèi)頻率穩(wěn)定度為10～4,；調(diào)頻波的輸出頻率范圍為100 kHz～10 MHz，在其內(nèi)最大頻偏可分為5 kHz／10 kHz二級程控調(diào)節(jié),；調(diào)幅波的輸出頻率范圍為l~10 MHz,，在其內(nèi)調(diào)制度可在10％~100％之間程控調(diào)節(jié)，且步進為10％,；ASK及PSK信號則通過移相電路和多路復(fù)用器的結(jié)合,，在FPGA給出的基帶序列信號控制下產(chǎn)生。