基于sopc的声波合成技术与应用

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1、长春工业大学硕士学位论文基于SOPC的次声波合成技术与应用姓名：孙晶鑫申请学位级别：硕士专业：检测技术与自动化装置指导教师：贾文超20070301长春工业大学硕士学位论文摘要本文所从事的主要是基于SOPC的次声波合成技术方面的研究。在生物医学、气象学、军事等领域，次声波(频率在104Hz～20Hz之间)有着广泛应用。目前，次声波的合成大多使用现成的DDS(直接数字频率合成)芯片，而DDS芯片的大批量生产现在仍处于国外技术垄断，要想合成次声波只有购买国外昂贵的产品。本设计试图利用FPGA实现满足技术要求的DDS专用电路，生成具有自主知识产权的DDS发生器，以此来满足国内应用集成DDS的诸多领域，

2、并在此基础上设计合成次声波的电路。然而，由于此频段的信号无法通过天线直接发射，我们可以通过两路不同频率的超声波(频率通常在2x104～5x108Hz范围之间)相干来获得，而超声波的产生可以应用DDS原理。利用FPGA产生两路高频正弦信号，再通过压电晶体来产生超声波，最后使这两路超声波在空间干涉就可以产生次声波。本论文的主要任务是完成基于FPGA生成双路高频正弦信号的电路设计。本文利用直接数字频率合成(DDS)的工作原理来设计次声波的合成，并基于可编程片上系统(SOPC)实现2个DDS信号源。设计的信号源以Cyclone器件为核心，用嵌入在FPGA中的Nios软核CPU作为控制器来实现频率步进，

3、利用FPGA的RAM位放置正弦查找表，同时利用FPGA的逻辑单元实现相位累加等其它数字逻辑功能，实现了两路DDS信号源。一本文就是基于SOPC(SystemOnaProgrammableChip)技术设计了一种直接数字频率合成器，该系统把信号源模块和微处理器控制部分集成到单片FPGA芯片内部。在一个芯片里实现了一个系统的功能，因此可以大大减小处理器外围扩展电路数目，提高系统的集成度，降低外围电路布局走线的复杂度，提高系统的抗干扰能力。由于FPGA的可编程性，所以系统的扩展和升级也更加容易。关键词：次声波直接数字频率合成现场可编程门阵列片上系统长备工业大学硕上学位论文Inthispaper,wh

4、atweresearchedistosynthesizetheinfrasonicwavebasedonSOPC．Ithasabroadapplicationforegroundinthefieldsofbiomedicine、meteorologyandmilitaryaffamAtpresent，tosynthesizetheinfrasonicwaveismostlyusingreadyDDS(DirectFrequencySynthesis)chips，moreovermassproductionofDDSchipsisatadisadvantageofothernations’tec

5、hnicalmonopolization．Weonlybuyothercountries’costlyproducttosynthesizetheinfrasonicwave．Thisdesign仃iedtoproduceDDScircuitmeetingtechnicalrequest，andproduceaDDSgeneratorofself-ownedintellectualpropertyrightstoapplyittoagoodmanyfieldsinChina,andtosynthesizethe幽onicwavebasedonit．However,thesignalofthef

6、requencycanbenotdirectlytransmittedpassingantenna，wecouldobtainittakingadvantageoftwodifferentfrequencyultrasonicwavesinterferingintheair,andthatapplyingthetheoryofDDSproducestwoultrasonicwaves．TwohighfrequencysinesignalsthatisproducedbyFPGAgeneratetwoultrasonicwavesthroughpiezoelectricitytransistor

7、，andthenwecouldmaketwoultrasonicwavesinterferintheaietosynthesizetheinfrasonicwave．ThemaintaskofthepaperistofulfilthecircuitdesignoftwohighfrequencysinesignalbasedonFPGA．ThetheoryofDDSWasusedtodesignt