基于分段多项式逼近dds设计及fpga实现

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1、1．．一f㈣㈣㈣IIII㈣IIIIIlllllfY190圳”1。4。DissertationSubmittedtoHangzhouDianziUniversityfortheDegreeofMasterTheFPGADesignofDirectDigitalFrequencySynthesizerBasedonPiecewise-—PolynomialApproximationCandidate：SongXueliangSupervisor：Prof．GuoYushunDecember，2010杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创

2、性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。论文作者签名：昧崤良日期：知，／年岁月坫日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。本人保证毕业高校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子

3、科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。(保密论文在解密后遵守此规定)论文作者签名：I荞浮良⋯燧氢矽日期：2一11年3月z夕日日期：锄年／月刃日杭州电子科技大学硕士学位论文摘要在直接数字频率合成器(DDS)系统中，相位一幅度转换模块是最关键的电路，是国内外学者竞相研究的领域。为了降低DDS的输出杂散，减少电路资源消耗，提高DDS的总体性能，一定要采用高效、优化的相幅转换电路。本文研究了基于分段多项式逼近的相幅转换算法，进行了基于这种算法的直接数字频

4、率合成器设计，并完成了在Altera公司的CycloneII系列FPGA器件EP2C8Q208C8上的实现。整个设计首先在MATLAB环境下完成了分段多项式的逼近算法，按照一定的准则计算出各个分段多项式的系数，然后进行了DDS的VerilogHDL设计。设计分为相位累加器、象限变换电路、相位一幅度转换等模块；实现过程中采用了P复用技术；为了提高运算速度，采用了流水线技术。同时对此电路结构进行了模块化和参数化处理，使之具有一定的通用性，在改变分段段数和多项式阶次时只需要修改少量的参数即可实现。设计完成后通过仿真工具对设计进行验证；准确计算出各个信号

5、在参加运算时的时延，保证各模块之间的对应时序正确，是系统设计中需要特别重视的问题。在FPGA系统级仿真时，介绍了一种采用QuartusII与MATLAB软件联合仿真的方式，将波形仿真输出的数据导入到MATLAB软件中进行运算处理，用图形化的形式来验证设计结果的正确性。最后将通过仿真的代码下载到Altera公司的FPGA器件上，配合外接的DAC模块，对DDS系统作了实物验证。文中还对基于ROM查找表结构的DDS与本文实现的DDS结构在性能和资源消耗方面作了比较，结果表明本文的方法显著减少了ROM表资源。在最高时钟频率几乎相同时，要达到相同的SFDR

6、指标(78dBc)，ROM查找表结构消耗210×11bitsROM资源和83个逻辑单元(LE)，本文方法消耗192bitsROM资源和590个逻辑单元(LE)。关键词：直接数字频率合成器，相位一幅度转换，分段多项式逼近，FPGA杭州电子科技大学硕士学位论文ABSTRACTThemostcriticalblockinadirectdi【gitalfrequencysynthesizer(DDS)isthephase-to-amplitudeconversion．InordertoreducetheDDSoutputspuriousandresoul

7、'c宅consumption,enhancetheperformanceofDDS，wemustadopteffectiveandoptimalphase—to—amplitudeconversion．ThispaperpresentsanewtechniquetoimplementaDDSwiththephase-to—amplitudeconversionblockusingpiecewise-polynomialapproximationinsteadoftheROMLUT．ThehardwarekernelofthisdesignisEP

8、2C8Q208C8ofCycloneIIseriesFPGAmadebyAlteraIne．Inthewholedesign，first