[发明专利]任意波形白光信号发生器

说明书

技术领域

本发明涉及一种任意波形白光信号发生器，属于光电技术领域。

背景技术

任意波形白光信号发生器是应用较为广泛的一类现代电子测试仪器，主要涉及多个科学实验领域，比如自动化控制，电子电路测试，仪器设备开发等领域。目前，对于任意波形白光信号发生器，国内外有众多研究，其原理也是多种多样，其中核心技术主要有以下几类：如基于直接数字频率合成技术(DDS)任意波形信号发生器；基于单片机的任意波形信号发生器；基于总线型的任意波形发生器(具体包括USB总线，PCI总线，GPIB总线等)和基于CPLD的任意波形信号发生器等。其中基于直接数字频率合成技术(DDS)的任意波形信号发生器应用较为广泛。

直接数字频率合成技术(DDS)是近年来发展较为迅速的新型频率合成技术，其主要优点是相对带宽较大，频率转换时间极短(最高可达到纳秒级)，频率分辨率很高，全数字化结构。这些优点使得DDS便于集成，输出相位连续可调，且频率、相位和幅度均可程控。此外DDS与计算机技术紧密结合在一起，克服了模拟频率合成和锁相频率合成等传统频率合成技术电路复杂、设备体积较大、成本较高的不足等问题。目前DDS技术现已在接收机本振、信号发生器、通信系统、雷达系统等方面得到广泛应用。本发明采用基于DDS技术数字频率合成器作为一种信号产生装置，并根据需求产生相应的波形，具有重复性好、实时性强等优点。

发明内容

本发明基于DDS技术的任意波形白光信号发生器利用MFC应用程序通过USB接口将上位机软件和下位机的STM32单片机实现无缝连接，STM32单片机依赖数字控制的方法，利用单基准时钟频率来实现一个模拟频率源——即DDS技术。本发明中任意波形可以由函数产生，在发明实例中由MATLAB软件的数学函数产生；然后通过MFC程序将MATLAB软件设计生成的波形数据，经过USB传输给STM32单片机；然后由单片机利用DDS技术产生高精度和高分辨率任意波形的白光信号。

本发明涉及的任意波形白光信号发生器包括信号产生和信号检测两个部分，信号产生部分包括计算机、USB接口、STM32单片机、直流功率放大器和大功率白光LED，信号检测部分包括光电检测器和示波器，计算机、USB接口、STM32单片机、直流功率放大器、大功率白光LED依次相连，大功率白光LED与光电检测器相连，示波器分别与直流功率放大器、光电检测器相连。

本发明涉及的任意波形白光信号发生器的工作过程为：计算机利用MFC应用程序通过USB接口将计算机中的MATLAB软件和STM32单片机连接起来，使MATLAB软件控制产生任意波形信号，MFC软件控制信号的发射并对大功率白光LED伏安特性曲线进行修正，直流功率放大器将STM32单片机中数模转换模块产生的任意波形信号进行功率放大，在示波器上观察光电检测器接收到的白光信号是否与MATLAB软件输出的波形信号相一致。

本发明的有益效果是，计算机软件生成的任意波形数据，通过单片机控制大功率白光LED灯实时控制发光。通过MFC将控制数据传送给STM32单片机，不仅可以减轻硬件设计成本，而且操作灵活、直观。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1任意波形白光信号发生器结构示意框图

具体实施方式

结合附图对本发明进一步说明，计算机利用MFC应用程序通过USB接口将计算机中的MATLAB软件所产生的波形数据与STM32单片机连接起来；MATLAB软件生成的波形数据，通过STM32单片机上的数模转换模块生成实际模拟信号；在过程中MFC应用程序负责控制生成波形的时间、频率等参数，以及在对应量程范围内对大功率白光LED的非线性伏安特性曲线的修正。将STM32单片机产生的模拟波形信号与直流功率放大器连接，进行功率放大，此处直流功率放大器采用的主要芯片为德州仪器公司生产的精密运放，型号为OPA541。直流功率放大器输出的大功率信号与大功率白光LED相连，此时点击计算机上MFC软件上的发送波形按钮，大功率白光LED即可发射任意波形的白光信号。当大功率白光LED发射任意波形白光时，将经过检定的光电检测器置于大功率白光LED照射下，并将其输出端与示波器连接，可以测试任意波形白光信号的光强曲线，检验输出曲线与MATLAB软件产生的输入曲线是否相一致，根据这一反馈信息修正MFC中的伏安特性曲线。

实施例1