分量数字主同步信号发生器

基于DDS的幅度调制AM信号发生器设计摘要信号发生器发展到今天，在电子测试、电子设计、模拟仿真、通信工程中，扮演着一个相当重要的角色，有着相当广泛的应用，极大加快了电子测试与设计工作中的效率，在电子技术和信号仿真应用中已发挥了巨大的作用。

本文主要介绍了基于DDS的信号发生器的设计情况。

这是一个以MATLAB为核心来实现信号发生器的系统，该系统具有结构简单灵活，抗干扰能力强、产生频率较高、应用广泛等特点。

为实现基于DDS的数字调制波，提出以调整指数控制字与频率控制字，通过查表得到所需数字序列的思想与方法，MATLAB仿真与样机实验表明该方法是行之有效的。

依据时域和频域卷积定理对信号调制与解调过程进行了分析，并用MATLAB软件的快捷、方便、准确的特点对其过程进行仿真，得到了比较满意的结果。

将其仿真的过程应用与理论和实验过程中，这样常有利于激发学生的学习兴趣和全面推进素质教育、创新教育。

通过软件调试后，所要求的各种波形都能按要求实现。

由于设计的时间短等原因，本次设计只是原理性的设计，要达到实用，还有许多的工作要做。

由于经验不足，在设计中还有许多不足之处，需要进一步改进。

关键词：DSP Builder，FPGA, D/A转换器，信号发生器,调幅THE DESIGN OF THE AM SIGNAL GENERATORBASED ON DDS The Amplitude ModulationABSTRACTThe development of the signal generator today, plays a very important role in the electronic testing, design, simulation, and communications projects. It widely spread the application, speed up the electronic test; also it plays a huge role in the electronic technology and the application of the signal simulation. This article mainly introduced the situation of the design which based on the DDS signal generator. This is a system which based on MATLAB in order to realize the signal generation. This system is simple and flexible, the anti-jamming ability is strong, the frequency is high, and the application is wide.In order to realize the digital modulating wave based on the DDS, we proposed the adjusted indexes control word and the frequency control word, through the table look-up we can find the thought and the method of the digital sequence. The MATLAB simulation and the prototypical experiment indicated this method is effective. Through the analysis which based on the time domain and the frequency range convolution theorem of the signal modulation, and the simulation on MATLAB software which is convenient and accurate, we can get a quite satisfactory result. The process of the simulation and the experiment of the theory can commonly stimulate the student's studying interest and the comprehensive advancement for all-around development, the innovation education.After the debugging of the software, all kinds of profile can realize according to the request. Because of the short time and some other reasons, this design is only the principle, we still have many work need to do in order to achieve the practical use. In other words, Because of shortage experience, there ismany deficiencies in the design, It also needs some further improve.KEY WORDS：DSP Builder, FPGA, D / A Converter, Signal Generator, AM目录前言无线电技术进行信息传输在现代电子应用中占有及其重要的地位，无线电通信、电视、雷达、遥控遥测等，都是利用无线电技术传输各种不同信息的方式，在这些信息的传递过程中，都要用到调制技术，所谓调制是在传送信号的以方将所要传送的信号“附加”在高频振荡器上，再由发送装置进行传送。

准备知识视频信号切换在视频系统中,需要对计算机信号电视信号、摄像机、录像机、字幕机等多路视频信号源进行切换。

完成的画面过度。

视频信号转换器一般是指符合端口、Y/C端口、YUV、DV、SDI、S-Video端子、VGA的信号进行互转，主要是模拟与数字信号的互转，DV与YUV分量信号的互转，VGA计算机信号与视频信号的互转等等。

边缘融合器边缘融合技术就是将一组投影机投射出的画面进行边缘重叠，并通过融合技术显示出一个没有缝隙更加明亮，超大，高分辨率的整幅画面，画面的效果就像是一台投影机投射的画面。

当二台或多台投影机组合投射一幅画面时，会有一部分影象灯泡重叠，边缘融合的最主要功能就是把二台投影机重叠部分的灯光亮度逐渐调低，使整幅画面的亮度一致。

它的优势有：增加图像尺寸合画面完整性、增加分辨率、超高分辨率、缩短投影机投射距离，增强图像层次感。

现在市场上也有很多拼凑方式，如LED拼接墙，电视拼接墙，投影箱体的拼接墙等，但是相对于不同应用场所，LED 拼接墙以及投影箱体拼接墙始终是由一个一个的画面拼图而成，使得画面的完整性受到一定的影响。

边缘融合技术是近年来兴起的一个新的无缝拼接技术，它更好的改善了拼接图像的视觉效果。

同步机又称同步信号发生器。

在视频系统中，由它产生同步信号，保证扫描与色度的同步，使图像信号能稳定、准确地传送。

对于电视知错、播出等系统，同步机提供输出同步信号，完成系统内主同步机与各同步信号源之间的锁相，系统与系统之间的锁相。

信号格式a、计算机信号分辨率图像分辨率为图像像素构成的大小及尺寸，单位为dpi（dpi使计算一英寸面积内像素的多少）。

常见的由640*480；1024*768；1600*1200.在成像的两组数字中，前者为宽度像素数，后者为高度，两者相乘得出的是图像的像素。

高质量视频信号分辨率D1为480i格式，和NTSC模拟电视清晰度相同，525条垂直扫描线，483条可见垂直扫描线，4:3或16:9，隔行/60Hz,行频为31.5KHz。

摄像机电路处理和自动调整系统的主要功能预放器交CCD输出的微弱信号放大后送到视频信号处理电路进行处理。

视频信号处理电路由增益调整、电缆校正、黑斑校正、彩色校正、轮廓校正、γ校正、黑电平控制、杂散光补偿及消隐混合等电路组成。

视频信号经过这些校正和补偿后改善了信号质量。

模拟编码器将红（R）、绿（G）、蓝（B）3个基色信号转换成1个亮度信号（Y）和2个色差信号，即红色差（R-Y）和蓝色差（B-Y）信号，并按一定的彩色电视制式复合成彩色全电视信号（CVBS），送入录像单元记录或屏幕显示。

信号方式（模拟复合、模拟分量、数字复合、数字分量）、彩色电视制式（NTSC、PAL、SECAM）以及它们的组合方式不同，编码器的组成也不相同。

因而，输出的信号格式就很多，如可以输出复合电视信号CVBS（Composite或简写为CV），可以输出单元模拟分量信号R、G、B或双元模拟分量信号Y、R-Y、B-Y（Component 或简写为CAV），也可以输出Y/C信号，即S-视频（S-video），还可以输出视音分离信号V/A或各种格式的数字分量信号。

这些可供不同格式和制式的记录和显示系统使用。

同步信号发生器产生（行、场）复合同步信号，（行、场）复合消隐信号和供彩色编码器用的色副载波信号，作为彩色全电视信号各组成部分共同的视频基准（SYNC）。

这个内同步也可由外同步（如特技切换器内的同步信号）控制，并与外同步锁相，以保证画面稳定，色彩准确。

彩条信号发生器产生白、黄、青、绿、紫、红、蓝、黑标准彩条信号，用来调节、自动白平衡、自动黑平衡、自动中心重合等。

自动控制系统主要用来进行机内各种数据的运算和记忆，发出控制指令和控制信号电压。

声音系统对摄像机内部指向性话筒、外接话筒拾取的微弱声音信号，以及摄像机对讲系统的声音信号进行放大、输出。

新近推出的摄像机由于大量采用数字技术，使摄像机在拥有一些基本功能，如后焦距调节、用电子录像器进行数据设置和显示、日期/记录、淡入淡出控制、图声录放像控制、动态对比度控制DCC（又称自动亮度拐点控制）、高色饱和度模式H、SAT、荧光灯模式FL（校正荧光灯光照下的绿色成份）、增益功能（光圈开到最大，照明仍不够时用）等之外，还有许多特殊功能，如程序AE（自动曝光）、数码AI （人工智能）、数码变焦、低照度拍摄、逆光补偿、自动补光（弱照时，机内补光灯自动点亮，增加靶面照度）、数字特技、编辑功能（录像部分带旋消磁头）、话筒“变焦”（推镜头时，话筒拾取的声音也跟随焦距由120°~60°，由近及远越来越响）、后配音、记录倒放检查（快速自动回放2s后自动停在原位）、垂直清晰增强EVS、双重像素读出DPR、自动跟踪白平衡ATW（光照变化快的环境中自动跟踪白平衡）、光圈峰值和平均值自动平衡控制APB（智能化自动光圈，根据不同拍摄功能自动确定理想光圈值，自动调整和记忆）等。

电视信号抽样频率的选择原则(1)满足奈奎斯特准则(2)抽样点位置分布应成正交结构,便于信号处理.分量视频信号的4种抽样比例及特点①4:2:2 抽样－数字电视演播室的制播设备所采用．Ｙ的抽样频率为４×3.375＝13.5M②③4:2:0 抽样－Y的抽样频率为13.5M, Cr和Cb的水平抽样频率仍为２×3.375＝6.75M，但是垂直方向是每两行产生一行色度样值．④4:1:1 抽样－家用DV 格式．防止频谱混叠的要求：前置滤波后亮度信号的抽样频谱在最高亮度信号频率5.75ＭHz 与奈奎斯特频率6.75ＭHz 之间要有一个空隙。

数字电视信号抽样标准及亮度、色差抽样特点：每行中的总样点数为抽样频率Fs与行频Fh之比。

625行/50场：每行亮度样点：864 （Fh * 864 = Fs）525行/60场：每行亮度样点：858 （Fh * 858 = Fs）视频信号量化信噪比估算：S/ N =10.8+ 6.02n(db)4：2：2编码参数（行总样点数、行有效样点数、行频与抽样频率间关系）二个定时基准信号（SA V、EA V）及作用(有效视频及辅助数据插入位置等)* 二个定时基准信号：EA V，SA V* 插入位置：在每一数据有效行之后的行消隐期间留出8个位置。

对625/50：EA V位置为1440-1443，SA V位置为1724-1727。

对525/60：EA V位置为1440-1443,SA V位置为1712-1715。

* 定时基准信号数据组成：4个字：3FF 000 000 XYZ（1.2.1 辅助数据的应用1、时间码的传送：LTC码及VITC码2、数字声音的传送：多达16路AES/EDU 20比特3、监测及诊断信息传送。

4、图文信息等（1.2.2 辅助数据插入位置分行辅助数据（HANC）与场辅助数据（V ANC ）：1、HANC允许插在所有的数字行消隐内,每个数据块都以3个字的数据头开始: 000，3FF，3FF。

DDS信号发生器1. 介绍DDS（Direct Digital Synthesis）信号发生器是一种基于数字技术的信号发生设备。

相比传统的模拟信号发生器，DDS信号发生器通过数字方式生成信号，具有更高的频率稳定性、精度和灵活性。

它已广泛应用于通信、无线电、测试测量等领域。

2. 原理DDS信号发生器基于数字方式生成信号，其原理如下：1.时钟生成器：DDS信号发生器的核心是时钟生成器，用于提供稳定的时基信号。

可以使用晶振、PLL（锁相环）等方式来生成时钟信号。

2.相位累加器（Phase Accumulator）：相位累加器接收时钟信号，并累加相位信息。

相位累加器可以是一个加法器，用于将每个时钟周期的相位累加一定数值。

3.相位累加器控制器（Phase AccumulatorController）：相位累加器控制器根据需要设置每个时钟周期的相位累加值。

可以通过调整控制器中的参数，实现频率、幅度、相位等信号参数的调节。

4.查找表（Look-up Table）：查找表存储了一系列的数字信号样本点，每个样本点对应一个幅度值。

通过从查找表中读取相应的样本点，就可以得到特定频率和幅度的数字信号。

5.数字模拟转换器（Digital-to-Analog Converter，简称DAC）：DAC将数字信号转换为模拟信号输出。

根据查找表读取的数字样本点和幅度值，DAC可以实现高精度的数字信号转模拟信号过程。

6.输出滤波器：输出滤波器用于去除DAC输出的高频成分，以得到平滑的模拟信号输出。

3. 特点DDS信号发生器具有以下特点：•高频率稳定性：DDS信号发生器使用数字方式生成信号，通过稳定的时钟信号提供高精度的频率稳定性。

•灵活性：DDS信号发生器可以通过调节相位累加器控制器中的参数，实现频率、幅度、相位等信号参数的灵活调节。

•高精度：DDS信号发生器通过数字方式生成信号，具有较高的精度，可以满足对信号质量要求较高的应用。

信号发生器AD的工作原理信号发生器（Signal Generator）是一种电子设备，用来产生不同类型、不同频率、不同幅度的电信号。

它是电子测试仪器中的重要设备，广泛应用于电子、通信等领域的研究、开发和生产过程中。

AD信号发生器是一种数字信号发生器，也称为任意波形信号发生器。

它可以通过数字方式生成各种复杂的任意波形信号，并输出到电路中进行测试和研究。

下面我将详细介绍AD信号发生器的工作原理。

AD信号发生器的核心部件是数字信号处理器（DSP）和数模转换器（DAC）。

它将数字信号通过DSP进行处理和计算，然后经过DAC转换为模拟信号输出。

整个过程可以简单分为以下几个步骤：1. 波形生成：用户可以在AD信号发生器上设置需要生成的信号类型和波形参数。

常见的波形类型有正弦波、方波、三角波、锯齿波等。

用户可以设定波形的频率、幅度、相位等参数，也可以通过输入公式或加载外部文件生成复杂的任意波形。

生成波形的操作可以通过AD信号发生器面板上的按键、旋钮或者通过计算机软件进行设置。

2. 数字信号处理：用户设置好波形参数后，AD信号发生器将对波形进行数字信号处理。

这一步骤主要包括信号调制、滤波、频谱变换等操作。

例如，用户可以设置调制深度、频率偏移，实现调频、调幅、调相等功能。

用户还可以设置滤波器，选择不同的截止频率和类型来滤除不需要的频率分量。

另外，用户还可以选择进行频谱变换，得到信号的频域信息。

3. 数模转换：经过数字信号处理后的信号需要通过数模转换器（DAC）转换为模拟信号。

DAC将数字信号按照一定的采样率进行模拟输出。

数模转换器的精度和采样率决定了AD信号发生器输出信号的质量和稳定性。

4. 输出放大：经过数模转换器转换为模拟信号后，信号的幅度通常较小。

为了适应各种测试需求，AD信号发生器通常需配备一个输出放大器，将信号的幅度扩大到所需的范围。

输出放大器通常采用高精度放大电路设计，保证输出信号的稳定性和准确性。

5. 可编程控制：AD信号发生器通常具有可编程控制功能，可以通过计算机或其他外部设备进行远程控制。

信号发生器TektronixDG2020A说明
Tektronix DG2020A (信号发生器)说明
Tektronix DG2020A (信号发生器)是由日本泰克公司生产的一种信号发生器，为检验电路是否满足设计需要提供激励信号的激励仪器，一般与采集仪器---示波器配套使用。

Tektronix DG2020A (信号发生器)简单的可以分为2部分，编辑信号及显示所编辑信号的编程部分和输出信号的通道部分。

设计者可以根据检验的需要通过编程使数据发生器产生需要的信号，然后将输出通道产生的信号接入需要检验的电路中。

Tektronix DG2020A (信号发生器)特点：
1.数据速率达1.1Gbps测试高速逻辑设备和电路
2.数据模型深度达256k/通道速度特性
3.多种输出通道数模式，可灵活增加通道：12，24 or 36
4.精确的控制输出参数
5.灵活的序列控制跳动，用于数据编辑的大显示器
6.由DG-Link软件输入数据模型
技术指标
我公司主要采用信号发生器的输出信号，接入接触式图像传感器CIS中，激励CIS,检验CIS的输出信号是否满足设计需要。

Tektronix DG2020A (信号发生器)照片。

信号发生器本人介绍一下信号发生器的使用和操作步骤1、信号发生器参数性能频率范围：0.2Hz~2MHz 粗调、微调旋钮正弦波, 三角波, 方波, TTL 脉波0.5" 大型LED 显示器可调DC offset 电位输出过载保护信号发生器/ 信号源的技术指标: 主要输出波形正弦波, 三角波, 方波, Ramp 与脉波输出振幅>20Vp-p （opencircuit）；>10Vp-p （加50Ω 负载）阻抗50Ω+10%衰减器-20dB+1.0dB （at 1kHz）DC 飘移<-10V ~ >+10V, （<-5V ~ >+5V 加50Ω负载）周期控制1 : 1 to 10 : 1 continuously rating显示幕4 位LED 显示幕频率范围0.2Hz to2MHz（共7 档）频率控制Separate coarse and fine tuning正弦波失真< 1% 0.2Hz ~ 20kHz , < 2% 20kHz ~ 200kHz频率响应< 0.2dB 0.2Hz ~100kHz；< 1dB 100kHz~ 2MHz 三角波线性98% 0.2Hz ~100kHz；95%100kHz~ 2MHz对称性<2% 0.2Hz ~100kHz上升/ 下降时间<120nSCMOS输出位准4Vp-p±1Vp-p ~ 14.5Vp-p±0.5Vp-p 可调上升/ 下降时间<120nSTTL 输出位准>3Vpp上升/ 下降时间<30nSVCF输入电压约0V~10V ±1V input for 10 : 1 frequency ratio输入阻抗10kΩ (± 10%)使用电源交流100V/120V/220V/230V ±10%, 50/60Hz附件电源线× 1, 操作手册× 1, 测试线GTL-101 × 1230（宽）× 95（高）× 280（长） mm,约2.1 公斤信号发生器是为进行电子测量提供满足一定技术要求电信号的仪器设备。

天津电视台卫星车项目技术要求一. 项目概述。

1项目建设目标：天津电视台KU波段标清卫星车，用于完成重大活动现场直播和重要事件的新闻采集与卫星传送，也可用于全台各个频道的卫星直播任务。

利用卫星传输手段实现新闻的快速回传，能满足新闻录直播、小型EFP制作功能，能作为电视转播车的扩展通道并实现节目信号卫星传送功能。

2项目规模：该项目包括以下四个品目：一、卫星天线系统。

二、音视频设备及系统集成。

三、车载无线微波摄像机系统。

四、车体及其车体改造部分。

3 系统使用条件：3.1使用卫星：主要为亚洲、亚太、鑫诺、中卫等广播电视常用卫星。

3.2主要地域：满足中国境内卫星传输要求。

3.3系统设计依据以下标准：GY/T 155-2000 《高清晰度电视节目制作及交换用视频参数值》GY/T 157-2000 《演播室高清晰度电视数字视频信号接口》（等效SMPTE2029M）GB/T 14857-93 《演播室数字电视编码参数规范》GB/T 17953-2000 《4:2:2数字分量图像信号的接口》（等效SMPTE259M）GY/T 158-2000 《演播室数字音频信号接口》（等效ITU-R BS.647-2）GY/T 160-2000 《数字分量演播室接口中的附属数据信号格式》GY/T 161-2000 《数字电视附属数据空间内数字音频和辅助数据的传输规范》GY/T 162-2000 《高清晰度电视串行接口中作为附属数据信号的24比特数字音频格式》GY/T 164-2000 《演播室串行数字光纤传输系统》GY/J 43-1990 《广播电视中心技术用房室内环境要求（温度、湿度、照明）》GY/T 152-2000 《电视中心制作系统运行维护规程》GB/T 4110-83 《脉冲编码调制通信系统实例》GB 7610-87 《音频脉冲编码调制特性》GB/T 17700-1999 《卫星数字电视广播信道编码和调制标准》GY/T 148-2000 《卫星数字电视接收机技术要求》ITU-R BR.1384-1998 《多声道声音录音的国际交换参数》ITU-R BT.1359-1(1998) 《Relative Timing of Sound and Vision for Broadcasting》AES-1992 《两通道数字音频串行平衡传输格式及输入输出接口》AES-3id-1995 《不平衡同轴电缆AES3传输规范》AES 10-2003 《多通道数字音频串行接口（MADI）》AES 11-2003 《演播室数字音频设备同步》AES 17-1998 《数字音频设备测量》GY/T 156-2000 《演播室数字音频参数》GY/T 192-2003 《数字音频设备的满度电平》GY/T 193-2003 《数字音频系统同步》GY/T 165-2000 《广播电视演播系统的视音频和脉冲设备安全要求》GY/T 187-2002 《多通路音频数字串行接口》GB/T 17975.3-2002 《运动图像及其伴音信号的通用编码》GY/T 134-1998 《数字电视图像质量主观评价方法》GB 1589-2004 《道路车辆外廓尺寸、轴荷及质量限值》GB/T 12503-1995 《电视车通用技术条件》JT 3103-827 《公路客运车辆改装技术要求和检验标准》GB50325-2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》GB/16127/GB50325-2001 车内装饰环保标准二.系统设备技术要求总体要求：所有设备必需是符合国家标准并许可在中国境内销售的、全新的设备，所提供型号的设备必须是在国内外电视台或其他机构DSNG传输中被证明是性能优良、图像质量优异、设备运行稳定、安全可靠的设备。

多格式视频发生器TG700特点多格式模拟和数字测试信号发生器支持基准信号发生器所必需的理想通道配置和性能模块式可扩展平台Stay GenLock TM (保持同步锁相) — 独特的、强健的同步锁相模式，为数字和传统的广播电视设施提供稳定的同步信号应用节目后期制作和广播电视播出系统的基准信号发生器和测试信号发生器研究和开发应用的测试信号发生器设备设计和维护TG700 是一款多格式、兼有模拟和数字的精密信号发生器平台，它是为适应视频工业的发展需求而设计的。

TG700 能够提供模拟、串行数字和数字高清晰度等各种格式的同步脉冲信号和测试信号。

TG700 多格式视频发生器具有模块式的结构，配置方便灵活，它既可以作为单一格式的信号发生器，也可以满足视频专业应用的各种格式需求。

用户可以从以下模块中最多选择4个模块安装在TG700 主机上。

AGL7模拟同步锁相模块。

TG700具有高度稳定的基准信号。

AGL7模拟同步锁相模块能够锁定多种信号，它可作为电视播出、节目制作/后期制作应用的台主/台从同步的基准信号发生器，使T G 700成为一种理想的解决方案。

AGL7模拟同步锁相模块具有3路黑场输出以供HDTV三电平或NTSC或PAL格式选用。

此外，AGL7还能够锁定于多种格式，包括NTSC/PAL 黑场和HDTV 三电平以及1MHz、3.58MHz、4.43MHz、5MHz 和10MHz 连续波。

如果将AGL7配置为Stay GenLock TM 模式，那么，当同步锁相基准输入端的同步瞬时丢失时，它不会给G700的测试信号输出和黑场输出带来干扰。

此后当同步锁相信号再次恢复时，仅会给与TG700基准同步的设备带来很小的扰动。

2 多格式视频发生器/video多格式视频发生器TG700GPS7 GPS 同步和时间码模块GPS7 GPS 同步和时间码模块包括已集成的GPS 接收机，它可作为系统的定时基准。

与GPS 定时信号同步，能够确保两个独立系统之间的长时间稳定性和视频帧对准。

CR300AF动车组平稳性装置误报警案例分析周鲁宁张云富发布时间：2023-05-28T07:24:25.237Z 来源：《工程建设标准化》2023年6期作者：周鲁宁张云富[导读] CR300AF动车组平稳性装置存在误报“垂向平稳性预警”问题，分析为主机FFT抽样前预处理滤波存在缺陷，对于高于51.2Hz的频率分量无法识别，当车辆运行过程中出现高于51.2Hz的振动工况时，高频分量被混叠至0Hz～51.2Hz频段，导致主机平稳性指标计算值偏大，引发误报预警。

中车南京浦镇车辆有限公司江苏省南京市 210031摘要：CR300AF动车组平稳性装置存在误报“垂向平稳性预警”问题，分析为主机FFT抽样前预处理滤波存在缺陷，对于高于51.2Hz的频率分量无法识别，当车辆运行过程中出现高于51.2Hz的振动工况时，高频分量被混叠至0Hz～51.2Hz频段，导致主机平稳性指标计算值偏大，引发误报预警。

关键词：稳定性检测、垂向平稳性、频率混叠一、平稳信号处理原理介绍稳定性装置由加速度传感器和监测主机组成，其平稳信号采集、传输、处理流程如下：传感信号（电流）在采集板通过电阻转换为电压（4mA～20mA 对应转换为1V～5V）、经A/D 转换为数字信号后进行FFT转换、产生信号的频谱数据；数据传送至控制板后，后者对规定频段（保留0.5Hz～40Hz频段分量、去除其它频段分量）信号截取处理，再按 GB/T5599-2019标准要求对频谱数据计算平稳性指标，进行预警/报警判断，同时将相关数据和诊断结果传送至存储板进行记录。

采集板内信号处理流程：传感信号经AD硬件采样后，通过150Hz低通滤波，形成频率512Hz、有效带宽150Hz的采样数据，然后再进行FFT转换，获得信号的频谱信息。

信号采样处理时，为防止频率混叠，需要使用抗混叠滤波器以滤除高于fs/2 的频率成分（fs 指采样频率）。

现车主机采用截至频率为150Hz低通滤波器，将高于150Hz信号剔除。

相位累加器（N比特）正弦查询表（ROM）数模转换（DAC）低通滤波器（LPF）时钟（fc ）频率（f0）控制字（M）输出2 基本原理2.1 直接数字频率合成器直接数字合成（Direct Digital Synthesis，简称DDS）技术是从相位概念出发，直接对参考正弦信号进行抽样，得到不同的相位，通过数字计算技术产生对应的电压幅度，最后滤波平滑输出所需频率。

2.1.1 DDS工作原理下面，通过从相位出发的正弦函数产生描述DDS的概念。

图1表示了半径R为1的单位圆，半径R绕圆心旋转与X轴的正方向形成夹角θ(t)，即相位角。

图1 单位圆表示正弦函数S= R sinθ(t)DDS的原理框图如图2所示。

图中相位累加器可在每一个时钟周期来临时将频率控制字（FTW）所决定的相位增量M累加一次，如果记数大于2N，则自动溢出，而只保留后面的N位数字于累加器中[9]。

图2 DDS原理框图DDS的数学模型可归结为：在每一个时钟周期Tc内，频率控制字M与N比特相位累加器累加一次，并同时对2N取模运算，得到的和（以N位二进制数表示）作为相位值，以二进制代码的形式去查询正弦函数表ROM，将相位信息转变成相应的数字量化正弦幅度值，ROM输出的数字正弦波序列再经数模转换器转变为阶梯模拟信号，最后通过低通滤波器平滑后得到一个纯净的正弦模拟信号。

由于ROM表的规模有限，相位累加器一般仅取高位作为寻址地址送入正弦查询表获得波形幅度值。

正弦查询表中以二进制数形式存入用系统时钟对正弦信号进行采样所得的样值点，可见只需改变查询表内容就可实现不同的波形输出。

2.1.2 DDS的结构DDS的基本结构包括相位累加器、正弦查询表（ROM）、数模转换器（DAC）和低通滤波器（LPF），其中从频率控制字到波形查询表实现由数字频率值输入生成相应频率的数字波形，其工作过程为：⑴确定频率控制字M；⑵在时钟脉冲fc的控制下，该频率控制字累加至相位累加器生成实时数字相位值；⑶将相位值寻址ROM转换成正弦表中相应的数字幅码。

高清演播室说明技术方案一、设计原则根据目前国内高清发展现状,对系统进行统筹设计要充分考虑系统的配置合理、技术领先、性能优良、投资节省;打造出国内一流,区域领先的高清EFP系统;同时结合中国音乐学院的功能定位和实际应用需求,在系统安全性、开放性以及使用舒适性上进行了优化设计;1、配置合理、功能完备系统设计具备较高的整体性,各功能单元配备完善,能够较好的满足不同种类的电视节目制作转播时的需要;设备选型从使用用户角度出发选择最优性价比的产品;在整体系统中保证所有设备的技术平衡性：既避免个别设备档次或指标过高,与其它设备搭配时并不能很好地发挥其最大效能,又坚决杜绝个别设备因技术指标过低而成为整个系统的技术瓶颈;2、技术领先、性能优良整体系统设计采用稳定成熟的先进技术和知名产品,具有国际国内成熟的使用经验;在电视节目制作手段上与国际广电领域先进技术同步,功能和性能上具有一定的超前性;整体指标均衡一致,不得出现指标瓶颈;3、系统安全作为小型电视节目录制、传输系统,6CH高清EFP系统设备将承担大量的录制任务;系统的设备选择和系统方案设计时应充分考虑到安全性;在本方案的系统设计时重点考虑系统安全应急预案,从使用过程中的应急预案解决步骤以及系统设计的应急通道都进行了充分的考虑;整体系统设计具有结构简单、操作迅速的完善应急方案；系统通道具有完善的互不影响的主、备通路,系统运行时均具有极高的可靠性,主、备份信道均具备严格的监控和管理手段;4、扩展性、开放性根据节目制作流程特点并结合实际需要,系统设计中,保证系统功能清晰、简洁、扩展灵活;对设备规模、机架、空间、监视器等作合理布置,周边设备按需购置;不购设备机柜用盲板代替,保证今后扩展灵活、方便且布线规范;整体系统采用开放的接口和技术,建立开放的模块化结构、统一性规格,可以方便地和其它转播系统和音频系统进行级联完成信号交换,配合完成转播任务;5、灵活性、舒适性整体系统设备设计,使用灵活、操作直观简便、信号调度便捷、转换方便、维护管理简单易用;设备摆放、布局结合实际需求与使用者舒适化需求,在各工位设立常用临时通讯、信号接口;努力创造一个能够长时间工作的舒适环境;二、系统性能阐述1、视频系统本演播视频系统主要由视频切换台、摄像机、虚拟演播室、监视、同步、通话以及周边设备等构成;1．1、切换系统切换台是视频系统的核心,在这个核心环节上,要分离出高清、标清两种信号,从而构建一个高/标清兼容的演播室系统;系统选择的是高/标清兼容切换的方式;这种方式下,切换台同时具备高清、标清两路信号通道,通过设置进行制作,在通道输入端可以输入高清、标清两种信号,因此不需要再加入上变换,在输出端仍需加入下变换;高、标清信号能同时接入系统,操作简单;系统选用了松下高标清多格式切换台,型号为AV-HS450MC,1级M/E,20路输入,5路输出,稳定性好,操控简便, 主机、面板均配备双电源;同时切换系统为双切换设计;1.2、演播室摄像机摄像机是主要信号源,对于演播室用摄像机,主要考虑CCD分解力、数字量化和数字信号处理、灵敏度、分解力、调制深度等技术指标;系统选用了6台日本PANASONIC松下第三代高清摄像机AK-HC2500MC,该摄像机采用220万像素IT CCD,灵敏度可达到F113200K色温、2000lux照度拍摄发射率为89.9%的灰度卡,信噪比60dB;在CCD内采用单通道驱动方式,从而可以实现高清摄像机独有的空间偏置技术,将绿色CCD水平平移至与红色、蓝色CCD相差半个像素的位置,使摄像机的分辨率大大提高,达到目前最高的1100电视线分辨率,同时实测调制度也远大于45%;采用16比特A/D变换,第三代DSP电路38比特的数字处理,使画面的暗部和高亮度部分得到逼真再现,动态范围达到600%;在色彩方面,采用了12矢量点可调功能,可以单独调整12个矢量点的色度和饱和度;2、监视器和波型监视器考虑到EFP系统导播设备操作空间和显示方式的灵活设定,我们确立了单屏监看与画面分割监看相结合的设计思想;1技监技监设备在本系统中推荐使用松下公司生产制造的21英寸广播级高清液晶监视器;在系统设计中,通过切换台AUX技监设备;技术区操作人员可以进行光圈跟随并对每个机位信号质量进行监看;2导播区信号监看导播区信号监看采用2台松下公司的50寸高清LCD监视器作主监和预监;3、视频周边系统中周边设备使用HARRIS公司的模块化周边信号处理设备;所有选择的周边设备带控制接口和开放软件控制协议; 周边板卡共承载于1只视频周边机箱内,机箱配备双电源;完成系统所需的全部加解嵌、分配等功能;4、同步系统同步系统是演播室设备正常运行的重要保障;在同步机的选择上,选用了LEADER公司的1台LT4600型主备同步信号发生器;然后使用周边板卡分出多路同步信号,为整个系统提供稳定的同步信号;5、通话系统本项目的通话系统主要是为了实现节目现场制作过程中导演、摄像、主持人等各方面的及时联络和沟通,是现场节目制作的通信指挥中心;通话方案设计根据实用性、经济性、可靠性、灵活性和可扩展性的原则,结合通话系统技术发展趋势,采用基于数字通话的方法设计;系统选用的是美国Clear-Com的有线内部通话系统,配备有1个MS-702的2通道主站,1个IF4W4摄像机接口和1套PTX-2 IFB无线发射机;MS-702主站的2个音频通道中,一路送给IF4W-4四线转换器,将通话信号转换后连接到摄像机基站INTERCOM口,用来传送和接收声音信号,摄像师在摄像机适配器上接上对讲耳机就可以完成和导演的对讲沟通；一路送到PTX-2 IFB无线发射机,播音员/主持人使用PRC-2无线接收机接受导演调度;6、音频系统由于演播室中的话筒种类与音源较多,有界面话筒、吸顶话筒、无线话筒等音源,所以设计了48路数字调音台;并有AES的输入输出,配合系统中的嵌入设备使用;三、技术指标定位和设计依据ITU-R BT.601数字电视编码标准;SMPTE 10 比特4:2:2分量使用的串行数字接口SDI,及工作在4：2:2 601推荐级别下的625行Scan lines电视数字分量,即SMPTE 125M规定的数据电气接口标准;ITU-R BT.656-4eqv. GB/T 17953-2000工作在4:2:2 601推荐级别下的625行电视数字分量,即SMPTE 125M 及EBU Tech 3267 规定的数据电气接口标准;ITU-R BT.711 供分量数字演播室使用的同步基准信号;SMPTE RP 168 为实现同步视频切换,关于场消隐切换点的规定;AES3供数字伴音工程线性表示的数字伴音数据的串行传输格式;AES11 供数字伴音工程在演播中使用的数字伴音设备的同步格式;压缩视频信号的4:2:2及规范;ITU-R BT.624对模拟符合输出监视的规定,及SMPTE170M规定的数据电气接口标准.MPEG-2视频标准在数字高清晰度电视广播中的实施准则征求意见稿MPEG-2系统标准在数字高清晰度电视广播中的实施准则征求意见稿GB/T 17975.1-2000 信息技术运动图象及其伴音信号的通用编码第1部分：系统GB/T 17975.2-2000 信息技术—运动图象及其伴音信号的通用编码第2部分：视频GB/T 17975.3-2000 信息技术—运动图象及其伴音信号的通用编码第2部分：音频GY/T 212-2005 标准清晰度数字电视编码器、解码器技术要求和测量方法四、部分设备介绍AK-HC2500MC产品特点2/3 英寸220 万CCD先进的38比特DSP和16比特A/D转换光纤传输舒适的操作,仅重3.7KG仅机身AK-HC2500MC：TAJIMI接口模式AK-HC2500MC：LEMO接口模式高灵敏度/ 低噪点/ 低垂直拖尾的3CCD可切换50Hz/59.94Hz数字扩展×2 倍率DRS动态范围扩展功能新开发的16 bit A/D 转换和38 bit 处理的高性能DSPCAC 色散矫正补偿功能FILM REC 伽玛、反向扫描功能其它先进的数字功能高灵敏度/ 低噪点/ 低垂直拖尾的3CCD搭载的新型2/3 英寸220 万像素的3CCD,实现了在同等级别摄像机中最高的标准灵敏度F1250Hz 时;而且,高达60dB 的 S/N 创造了低噪点和低垂直拖尾的高画质影像; 本CCD 采用了Panasonic 独立开发的单通道传输和像素偏置技术,实现了高频信号调制频率的提高,提高了图像的高分辨率, 并且降低了摩尔干扰;新开发的16 bit A/D 转换和38 bit 处理的高性能DSP使用74 MHz 采样和16 bit A/D 转换来进行高清图像的数字化; 使用38 bit DSP 来进行图像处理,实现了非常细腻和高品质的高清图像;可切换50Hz/59.94Hz支持1080/59.94i 以及1080/50i 的高清拍摄切换,满足全球范围的制作需求;CAC 色散矫正补偿功能该功能可以通过摄像机的处理来自动矫正由镜头本身引起的无法修正的色差等匹配误差,并使周边图像的颜色渗透值尽可能减小;※1 ：使用可能支持CAC 镜头时;数字扩展×2 倍率使用数字信号处理线路使图像扩大2 倍,即使使用低倍率的镜头, 也可以实现强大的拍摄功能;高清图像将保持原始的分辨感,但是不会产生像镜头扩展镜一样的光通量缩小; FILM REC 伽玛、反向扫描功能在DSP 线路上内置了多种可选择的伽玛模式;而且还配备了“VARICAM”系列中可以拍摄电影风格的Film REC 模式;在使用佳能公司/ 安琴公司的HD 镜头适配器时,本摄像机可以对颠倒的图像进行反向扫描,以进行正常拍摄,另外,HC2500 还支持多种电影用的镜头; DRS动态范围扩展功能可以控制暗区过黑、亮区过曝的DRS 功能,对图像中的各个相邻像素点的对比度进行推算,并实时通过相应的伽玛曲线和拐点斜率进行调整;特别是在有暗部、亮部和中间色调混合的场景中, DRS 能够很好的实现各色调的平衡表现;图像从视觉上来看,可以得到非常宽的动态范围;其它先进的数字功能可以选择EBU 或者NTSC 的色彩矩阵;12 轴色彩补正、细节、肤色细节、矩阵调整等功能;可以设定两套肤色细节的调节功能;可以调整杂散光和黑白斑,并以镜头文件的方式进行保存最多可以保存32 个;可以在SD 存储卡上保存包括VF 设定等的摄像机自身功能设定的文件;SD 卡还可以用于固件升级;型号AK-HC2500供电12 V DC 外部供电时190 V DC 连接CCU 时功耗25 W 外部供电时, 仅摄像机53 W 外部供电时、连接所有配件的状态下,各输出接口最大供应时的功耗60 W 连接CCU 时、连接所有配件的状态下,各输出接口最大供应时的功耗操作温度–10℃～45℃ 0℃以下时, 需要预热存储温度–20℃～60℃操作湿度10 % ～ 85 % 无结露重量大约 3.7 kg尺寸W x H x D135 mm x 260 mm x 367.5 mm 不包括凸起部分图像元件2/3 寸220 万像素IT , CCD x 3摄像方式GBR 摄像方式光学系统f/1.4 棱镜系统光学滤色镜ND: Clear, 1/4, 1/16, 1/64镜头接口2/3 英寸卡口型输出标准SMPTE 292M灵敏度F11 59.94 Hz F12 50 Hz水平分解力1100 电视线S/N60 dB 或更高水平频率33.716 kHz, 1125 线/ 帧 59.94 Hz28.125 kHz, 1125 线/ 帧 50 Hz垂直频率59.94Hz 或50Hz、隔行扫描麦克风输入–60 dBu ～ 4 dBu XLR 3- 针母 x 2通过摄像机菜单进行增益选择通话XLR 5- 针母口 x 1输入: -60 dBu ～ -20 dBu输出: 最大100 mWHD SDI 输出BNC x 2 HD SDI 1/HD SDI 2高清信号 = 0.8 V p-p, 75 ΩHD SDI 可以输出通常的信号,也可以切换为VF 或RET 信号;提词输出BNC x 1, VBS 信号 = 1.0 V p-p, 75 ΩDC OUT12 V, 最大1ARET 控制接口圆形 6 针 x 1VF圆形 20 针 x 1, D-Sub 29 针 x 1电源开关CCU, OFF, EXTUSER 1/2/3可以指派不同功能的功能键;RET A/B 选择用于选择返送信号RET/PTT 切换RET, PPT增益选择※1LOW, MID, HIGH输出选择※1CAM, BAR, TEST白平衡模式※1A, B, preset快门速度※11/100, 1/120, 1/125, 1/250, 1/500, 1/1000, 1/1500,1/2000通话MIC ON/OFF, 接收幅度或PGM 幅度MIC 设定MIC 开关、MIC 增益、MIC1 选择※1 ：接连CCU时,不能使用选择功能;由ROP进行控制;尺寸图单位: mm 英寸BT-LH2170MC全高清IPS 面板3D-LUT的高画质高分辨率& 广视角、IPS 面板先进的辅助显示功能2D电影伽玛功能和黑色模式时码显示功能和隐藏字幕显示坚固、DC 驱动、SDI 输入等专业配置多种3D 摄像辅助机能PC输入对应信号的格式3D-LUT 色彩校正,保持色彩还原的真实性双画面辅助显示功能丰富多彩的标志RS-485 串行遥控支持播放、制作业务的功能2D模式时摄像输入对应信号格式3D辅助模式时对应信号的格式高分辨率& 广视角、IPS 面板具备全高清1920×1080分辨率的21.5 型IPS 液晶面板;具有高亮度、高对比度和水平垂直178°的广视角,呈现高品质的色彩还原;3D-LUT 色彩校正,保持色彩还原的真实性通过使用三维输入LUT颜色查询表每个RGB 色彩和运用10-bit 图像处理,在所有视频格式中能实现从低到高的亮度水平,真实的实现色彩再现;延迟小于1 场：通过高性能的I/P 转换电路,从输入到画面输出的延迟控制在1 场以内;斜线校正：控制斜方向的杂波,实现平滑流畅的图像;调阶性：每台出货产品都要用RGB 独立进行校正,再现规格化的伽玛特性γ=2.2,实现播放用的调阶性;色温： 9300K/6500K/5600K 可选择、3000K ～ 9300K 可变;先进的辅助显示功能2DY MAP：根据亮度不同,考虑颜色显示、简易分布来目测确认亮度;ZEBRA ：把设定的亮度范围内、范围外做画像斑马纹表示;红色聚焦：把与焦点一致的边缘用红色来强调表示;R/G/B COLOR: 可以将打开或关闭R/G/B 各种颜色的单独显示;波形监视器：Y/R/G/B 各信号的波形用子画面来表示;矢量范围：能用子画面来确认色彩区域;可以选择四角;音频电平表：把最大8 通道同时表示;附带峰值保持功能;输入3G-SDI 时,1-8 通道/9-16 通道可以进行切换;行场延迟功能: 显示了视频消隐区间;单色模式：将显示切换为黑白显示,该模式可以分配给功能键以便快速调用;像素到像素的显示：可以显示并遵从原始像素数的视频图像;双画面辅助显示功能静止画面／活动画面表示：将同一来源的任意画面的影像作为副画面显示为静止画．可以活用为构图．双系统的动画表示：做为SDI双系统的摄像监示器的运用．状态、音频电平表也就双系统分别表示;辅助构图画像调整: 使用同一信号源时,可将监视器的画面调节及辅助显示结果和原影像排列起来进行比较;电影伽玛功能和黑色模式BT-LH2170 配备一个电影伽玛F-REC 补偿功能, 用作Varicam摄像机的显示器;黑色模式还可以让低灰度场景中的昏暗图像部位更容易看清楚;它可以用来拍摄电影以及电影级的高清节目和广告片;丰富多彩的标志能够以16:9 和4:3 画幅比显示多种标志;画幅比 16:9: 支持4:3、13:9、14:9、CNSCO2.39、CNSCO2.35、2:1 或VISTA 五种模式画幅比;背景亮度控制为黑0%、半亮50%、正常100%;安全区域标志16:9/4:3：95%,93%,90%,88%,80% 或VAR可变设置中心标志16:9/4:3：开/ 关;中心标志可以与其他标志一起显示;对角线栅级：易呈现水平或垂直状态;时码显示功能和隐藏字幕显示通过HD SDI 输入,该功能可以显示VITC、LTC 或UB 时码的值;可以通过SDI 或视频输入显示隐藏字幕;它支持EIA/CEA-708 HDSDI 隐藏字幕标准EIA/CEA-608 SD-SDI 封闭的字幕标准,最多可以同时显示八个窗口;RS-485 串行遥控串联的最多32 台显示器可以分别通过一个不同的ID 编号来标记和控制;TSL 命令可以显示文本8 个字母数字字符和Tally;显示器还支持独特的松下命令与RS-232C 类似;坚固、DC 驱动、SDI 输入等专业配置铝镁合金的牢固机身,保持坚固和耐久性;AC/DC两种电源;配置SDISDI13G/SDI2输入、HDMI 输入、DVI-1输入;配置RS-485RJ-45、RS-232C9P、GPI9P遥控;Tally 灯红色/绿色/ 琥珀色;前面配置扩音器和耳机插孔;环保、低功耗、无汞的LED背光显示;支持播放、制作业务的功能键锁功能停用前面板操作/ 控制功能,电源开关、菜单操作和声级调整除外;5 个功能键中的功能分配/ 手动式操作成为可能无风扇驱动器以及安静运行使得该型号特别适合用于剪辑工作室或电影制作室在无输入或在一定时间内无操作时,自动断电;内置校准机能,不用PC来校准;多种3D 摄像辅助机能BT-LH2170 可以在2D 显示屏上检查3D 图像;还带有各种功能,能够帮助调整支架式3D 摄像机系统;有助于缩短3D 摄像的准备时间,提高图像准确度;镜像：通过在屏幕上并排显示左眼和右眼图像,右眼图像可以沿水平或垂直方向翻转;偏移：该功能可以在重叠显示中只水平或垂直地移动右眼图像;该功能方便检查左眼图像和右眼图像之间的角度对准;比较：该功能可以帮助确认左右眼图像之间其边缘是否存在丢失的部分;汇聚点：在整个屏幕上显示左眼图像或右眼图像时,汇聚功能支持自动或手动切换左、右图像,可以更容易的确认汇聚点;色彩：该功能便于检查两个图像之间的亮度差和色度差;变焦距：它可以用来检查左眼图像和右眼图像之间的焦距和变焦差;红色聚焦还可以与该功能一同使用;垂直：垂直功能支持采用辅助水平线标志来仔细检查左眼图像和右眼图像之间的垂直对准;覆盖：将一条垂直线标记3%/2%/1% 间隔覆盖在重叠显示上或者黑白显示屏中,以显示左右图像之间的差别;2D模式时摄像输入对应信号格式PC输入对应信号的格式3D辅助模式时对应信号的格式AV-HS450MC高清广角镜头HJ14e4.3BIAS。

基于DSP的数字信号发生器设计一、本文概述随着数字信号处理技术的快速发展，数字信号发生器作为一种能够产生多种复杂波形信号的重要设备，在通信、雷达、电子对抗、测试测量等领域中得到了广泛应用。

传统的模拟信号发生器由于其波形种类有限、精度低、稳定性差等缺点，已经无法满足现代电子设备对高精度、高稳定性信号源的需求。

因此，基于数字信号处理器（DSP）的数字信号发生器成为了研究的热点。

本文旨在探讨基于DSP的数字信号发生器设计，介绍其基本原理、设计方案、实现方法以及性能测试等方面的内容。

文章将简要介绍数字信号发生器的概念、分类及应用领域，阐述其研究背景和意义。

文章将详细介绍基于DSP的数字信号发生器的设计思路，包括硬件平台的选择、DSP芯片的性能要求、信号发生器的总体结构设计等。

接着，文章将重点阐述数字信号发生器的核心算法，包括波形生成算法、频率合成算法、幅度调制算法等，并分析其实现原理和性能优劣。

文章将通过实验测试验证数字信号发生器的性能，包括波形精度、频率稳定性、幅度调制精度等指标，为实际应用提供参考依据。

本文旨在为从事数字信号发生器设计、开发和应用的相关人员提供有益的参考和指导，推动数字信号发生器技术的进一步发展。

二、数字信号发生器的基本原理数字信号发生器是一种能够产生各种预设或自定义数字信号的设备，这些信号包括但不限于正弦波、方波、三角波、锯齿波等。

其基本原理主要依赖于数字信号处理（DSP）技术和数字到模拟转换器（DAC）。

波形数据存储：各种预设波形的数据会被存储在设备的存储器中。

这些数据通常是以数字形式存在的，可以是固定的预设波形，也可以是用户自定义的波形。

波形选择：用户可以通过设备的用户界面选择需要的波形。

一旦用户选择了特定的波形，相应的波形数据就会被加载到DSP处理器中。

数字信号处理：DSP处理器会对加载的波形数据进行处理。

这可以包括改变波形的频率、振幅、相位等参数，以及实现更复杂的信号调制和处理。