基于FPGA的双路正交频率计设计——2013年全国大学生电子设计竞赛

"2013年全国大学生电子设计竞赛的‘简易频率计（E题）’项目，由烟台大学光电信息科学技术学院的侯博宇、孙晓民、张佳宾三位同学完成，指导教师为电子竞赛小组。参赛团队使用DIGILENT公司的NEXYS3开发板，搭载Xilinx的Spartan-6 FPGA芯片XC6SLX16作为核心处理器，构建了一个包括DDS信号发生、乘法器、低通滤波、AD转换、FPGA数字信号分析和VGA显示等模块的系统。该系统能实现1M到40M的双路正交连续扫频输出，频率步进值可调，满足100KHz步进要求，并能测量幅频和相频特性。" 这篇摘要介绍了一个基于FPGA的电子设计竞赛项目，其主要知识点包括： 1. **FPGA技术**：Xilinx的Spartan-6 FPGA是系统的核心，用于信息处理。FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，允许用户根据需求配置其内部逻辑结构，适用于各种数字信号处理任务。 2. **DDS信号发生模块**：DDS（Direct Digital Synthesis）是一种生成精确频率信号的方法，通过快速改变相位累加器的输出来生成所需频率的波形。 3. **乘法器模块**：在电路中，乘法器通常用于实现信号的混频或频率合成，此处可能用于将信号与参考信号相乘，以进行频率测量。 4. **低通滤波模块**：用于滤除高频噪声，提取信号的低频成分，确保后续AD转换的精度。 5. **AD转换模块**：模拟信号到数字信号的转换是数字系统接收和处理模拟信号的关键步骤，这里用于将经过滤波的信号数字化。 6. **FPGA数字信号分析**：FPGA对ADC输出的数字信号进行处理，计算幅频和相频特性，可能涉及数字滤波、FFT变换等算法。 7. **VGA显示**：系统能够通过VGA接口在显示器上实时显示测量结果，包括幅频特性曲线和相频特性曲线，这需要FPGA进行实时数据处理和图像生成。 8. **RLC串联谐振电路**：在测试信号与参考信号相乘之前，信号会通过RLC（电阻、电感、电容）串联谐振电路，这种电路能够选择性地放大特定频率的信号。 9. **正交扫频信号源**：系统提供两路正交扫频信号，相位差可调，这是实现精确频率测量和分析的重要特性。 10. **系统性能**：设计的系统表现出良好的性能，能够完成设计要求，如扫频范围、步进值的设置，以及幅度和相位测量。 关键词：高频、正交、FPGA、双路、VGA显示、RLC串联谐振，这些关键词突出了项目的主要技术和应用领域。