基于FPGA的数字化失真度测量仪设计与实现

"该资源描述了一个基于FPGA（Field-Programmable Gate Array）开发板DE2-115和AD/DA板THDB-ADA设计的失真度测试仪，用于测量无线电信号的失真程度。通过AD采样、量化转换、FFT变换以及加窗处理来计算失真度，并在LCD和LED上显示结果。实验表明，该测试仪性能稳定，测试精度满足实际应用需求。" 在这个项目中，失真度测试仪的设计涉及到多个关键知识点： 1. 失真度定义：失真度是衡量信号与理想正弦波之间偏差的重要指标，特别是在无线电计量测试中，它对于确保测量的准确性至关重要。总谐波失真是衡量失真度的标准，计算为所有谐波分量功率与基波功率之比的平方根。 2. FPGA技术：FPGA是一种可编程的集成电路，用于创建定制的数字逻辑电路。DE2-115开发板提供了一个平台，可以使用硬件描述语言（如VHDL或Verilog）实现复杂逻辑设计，提高设计灵活性和效率。 3. AD/DA转换：AD（Analog-to-Digital）转换器将模拟信号转化为数字信号，而DA（Digital-to-Analog）转换器则执行相反的操作。在失真度测试仪中，AD板负责对被测信号进行采样，以便进行后续的数字处理。 4. FFT变换：快速傅里叶变换（FFT）是计算离散傅里叶变换的高效算法，用于将信号从时域转换到频域，便于分析信号的频率成分，这对于识别失真至关重要。 5. 数据处理：由于频率泄露问题可能影响失真度的精确度，因此在处理过程中采用了加窗技术。加窗可以减少信号边缘的突变，改善频率分辨率，降低旁瓣效应，从而提高测量的准确性。 6. 系统设计：测试仪包含三个主要功能模块：AD采样模块负责信号的数字化，失真度计算模块执行FFT和失真度计算，显示模块将结果显示在LCD和LED上，提供了直观的用户界面。 7. 仿真与测试：通过波形仿真和实际测试，验证了失真度测试仪的性能和稳定性，测试包括正弦波、方波和三角波等不同波形，证明了该仪器在不同信号类型下的适用性。 8. 学习目标：实验旨在让参与者熟悉硬件描述语言的使用，理解失真度测量的基本原理，以及如何利用FPGA进行电路设计和优化，提高设计效率和时序稳定性。 通过这个项目，不仅掌握了失真度测量的理论和技术，还锻炼了使用FPGA进行数字信号处理的实际技能，为无线电通信和测量领域的工程实践奠定了基础。