基于fpga的直接数字频率合成器的设计

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1、天津师范大学本科毕业论文（设计）题目：基于FPGA的直接数字频率合成器的设计学院：计算机与信息工程学院学生姓名：金宝学号：04509150专业：信息工程年级：2004级完成日期：2008年5月指导教师：李骊-33-基于FPGA的直接数字频率合成器的设计摘要：直接数字频率合成器(DDS)是一种以数字采样技术为基础，以相位累加器为主体的频率合成器。DDS具有相位噪声低、频率分辨率高、频率转换时间短、工作频带宽线路简洁一系列的优点，是目前战术通信的主要技术基础之一。本设计是利用FPGA芯片设计直接数字频率合成器，从而实现频率变化、相位变化和幅度变化。首先对DDS

2、的原理进行了详细讨论，然后通过各种方案的比较和论证，设计实现了基于FPGA的DDS。设计中采用的是VHDL语言编程，并使用QuartusII软件仿真，通过硬件实现，设计简单，并经实践证明是可行的。关键字：直接数字频率合成；现场可编程门阵列；硬件描述语言-33-DesignandImplementationofDirectDigitalFrequencySynthesiZerBasedonFPGAAbstract:DDS(DirectDigitalFrequencySynthesizer)isasynthesizerwhichisbasedonthedigi

3、talsamplingtechniqueandmakesphasicaccumulatorasitsprincipalpart.DDShasaseriesofmerits,includinglowphasicnoise,highfrequencyresolution,shortfrequencycircuitry.Itisoneofbasesofcriticaltechniqueontacticalcommunications.ThispaperdesignsDDStoimplementthechangesinfrequency,phaseandexten

4、tbyFPGAchips.Firstofall,itdiscussestheprincipleofDDSindetail.ThenitsdesignimplementsDDSbasedonFPGAbycomparinganddemonstratingallkindsofschemes.ThisdesignisprogrammedinVHDLlanguageandusesQuartusIIasaemulator.Thebriefdesignisavailableafterhardwareimplementationandpracticalcertificat

5、e.Keywords:DirectDigitalSynthesis；FPGA；VHDL-33-目录1绪论11.1直接数字频率合成技术简介11.2.DDS的产生11.3直接数字频率合成技术概念21.4直接数字频率合成技术的工作特点21.5直接数字频率合成技术在军事通信中的应用31.6课题背景31.7课题内容42总体方案设计42.1实现DDS的三种技术方案42.1.1采用高性能DDS单片电路的解决方案52.1.2采用低频正弦波DDS单片电路的解决方案62.1.3自行设计的基于FPGA芯片的解决方案62.2DDS工作原理82.2.1直接频率合成器（DDS）的优缺

6、点92.2.2影响DDS合成技术应用的问题112.2.3技术难点112.3现场可编程技术112.3.1FPGA基本结构132.3.2FPGA设计流程133数字合成器(DDS)的实现153.1VHDL语言简介153.2QuartusII软件简介173.3直接数字合成器(DDS)方案的实现193.3.1相位累加器193.3.2相位调制器213.3.3正弦查询表ROM233.3.4数模转换器DAC263.3.5合并——DDS顶层文件264直接频率合成器DDS的仿真与调试284.1综合284.2仿真284.3硬件实现294.3.1配置引脚294.3.2下载294.

7、3.3硬件连接与实现305总结与展望31参考文献32致谢33-33-1绪论频率合成器是一种频率稳定度较高的离散间隔型频率信号发生器。它被广泛地应用在通信、雷达、仪器仪表及导航系统中。近几年，在快速发展的无线通信技术的带动下，频率合成技术在通信中的作用日益显著。由于大部分收、发信机的载波源都是用频率合成方法实现的，而载波源的性能又是影响发射机输出频谱纯度和接收机灵敏度的关键因素之一，因而设计一个低成本、高性能、小体积的频率合成器常常是许多设计者所追求的目标。频率合成器经过几十年的发展，形成了三种主要技术，即：(1)直接式频率合成技术(DFS，DirectFr

8、equencySynthesis)(2)锁相环频率合成技术(PLL