先進的DDS技術讓任意波形發生器實現“繪畫”功能

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

　　同傳統頻率合成技術相比，DDS技術具有頻率分辨率高、變頻速度快、變頻相位連續、相位噪聲低等優點，易于功能擴展和全數字化集成、容易實現對輸出信號的多種調制，是近年來被廣泛應用的任意波形發生器的基礎。

　　DDS技術普及任意波應用

　　日常應用中，除生成標準波形如正弦波、方波、三角波、脈沖波之外，信號發生器還要用于模擬輸出自然界的一些不規則信號，以生成"實際環境"信號，包括在被測設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生器輸出信號的參數如頻率、波形、輸出電壓或功率等，能在一定范圍內進行更加精確的調整，更好的穩定性及輸出指示。因此，任意波發生功能的重要性對信號發生器來說不言而喻。

　　雖然現在大部分廠商都已經應用了DDS技術，但是由于

實現方式不同，產生任意波的任意程度也有本質的差別。RIGOL（北京普源精儀科技有限責任公司） DG系列函數/任意波形發生器的DDS技術是使用一片FPGA為核心做出來的DDS系統，可以對直接合成波形的每一個參數進行有效的控制，包括存儲器中的波表的數據以及數據長度，對于這樣的DDS系統來說，不管是產生標準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據固化下來作為波表，使用過程中并不能修改，僅能對頻率這樣的簡單參數進行設置，所以這些任意波和機器本身標準正弦波的精確程度也不在同一技術層次上，而是通過另外的途徑和通道產生，例如使用性能較弱的單片機來完成。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生器在應用上受到很大限制。

　　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/任意波形發生器。DG3000系列采用了先進的DDS技術，能夠生成穩定、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，已在實現模擬傳感器、實際環境信號、電路功能測試、串行總線調試、IC芯片測試等多方面廣泛應用。

　　用RIGOL任意波形發生器產生圖片波形

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

　　對于生成那些非常復雜的波形（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和縱坐標，即得到一個(X,Y)數據。這樣，在分析完該圖片后，就會得到一組黑色像素點的坐標數據（如圖2）。