基于DDS和FPGA的频率特性测试仪

杜英+郝茂森

摘 要： 针对传统频率特性测试仪价格昂贵、体积大、使用不方便等问题提出了基于DDS和FPGA的正弦信号频率特性测试仪。该测试仪由信号源模块、频率相位检测模块、数据处理与控制模块、显示模块4部分组成。该设计采用FPGA控制 DDS芯片产生两路相互正交的信号，被测信号与之相乘，经滤波器后检测输出频率、幅度和相位，最后通过显示模块显示。实验结果证明，该频率特性测试仪设计正确可行，且硬件结构简单、体积小、重量轻，能广泛应用于正弦信号的测量，具有较高的应用价值。

关键词： 频率特性测试仪； DDS； FPGA； 正弦信号测量

中图分类号： TN762?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）04?0112?03

Frequency characteristic tester based on DDS and FPGA

DU Ying1， HAO Mao?sen2

（1. Shanxi Agricultural University， Taiyuan 030801，China；

2. The Military Representative Office Stationed in Xian and Lanzhou， Engineer Military Representative Bureau， Xian 710086， China）

Abstract： In view of the issues of the expensive price， big volume and inconvenient use of the traditional frequency characteristic tester， a sinusoidal signal frequency characteristic tester based on DDS and FPGA is proposed in this paper. The tester consists of a signal source module， frequency and phase detection module， data processing and control module， and display module. In the design of this tester， FPGA is used to control the chip DDS to generate two mutually orthogonal signals， which is multiplied with the measured signal for the detection of frequency， amplitude and phase of the measured signal through filter. The parameters of the signal are finally displayed by the display module. The experimental results show that the design of the frequency characteristic testing instrument is correct and feasible， has the advantages of simple hardware structure， small size and light weight， can be widely applied to the measurement of sinusoidal signals， and has high application value.

Keywords： frequency characteristic tester； DDS； FPGA； sinusoidal signal detection

0 引 言

在雷达、通信、自动化等领域中，正弦信号是工程实践中应用最多的电信号，因此正弦信号频率特性测试仪在系统联调测试阶段和排查错误过程中起着举足轻重的作用。随着现代电子技术的发展，频率特性测试仪不断向小型化、数字化、智能化、低功耗方向发展，直接数字合成（DDS）技术是新一代的频率合成方法，具有精度高、稳定性强的特点[1]。DDS技术的日益成熟，为频率特性测试仪实现数字化开辟了道路。本设计采用高性能直接数据频率合成芯片AD9854，结合FPGA技术，实现正弦信号频率、幅度和相位三要素的测量和显示。文中主要介绍了正弦频率特性测试仪的整体设计方案、设计原理、硬件设计和软件设计。

1 系统总体设计方案

频率特性测试仪主要有信号源模块、频率相位检测模块、数据处理与控制模块、显示模块4部分组成，其整体设计方案如图1所示。……