基于fpga的直接数字频率合成器研究

《基于fpga的直接数字频率合成器研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、学校代码；１０２８５学号：２０１３４２２８０３９襄仰＇、爭ＳＯＯＣＨＯＷＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ，…、？山＇ｕｌ；３ＩｌｌｌｌｌｌｉｉＭｌ；…？，押８＾＇？？．ｉＰｔｆ＾Ｔｉｙ＾ｔｉＳｒｔ＾ｌＰ＾ｒ基于ＦＰＧＡ的直接数字频率合成器研究民ｅｓｅａｒｃｈｏｆＤｉｒｅｃｔＤｉｉｌ：ａｉＳｙ打化ｅｓｉｚｅｒｂ化ｓｅｄｏｎＦＰＧＡｇ—－－＇．－…：；＇；；研究生姓名理指导教师姓名赵鹤鸣—专业名称信息与通信工程＿研究方向数字信号处理系统所在院部电子信息学院

2、论文提交圓２０１６年：６月基于FPGA的直接数字频率合成器研究中文摘要直接数字频率合成（DDS）是一种通过数字手段生成模拟信号的技术，有着输出频率分辨率高、转换时间快、频率变化时相位保持连续等优点。而专用DDS芯片在置频速率、频率转换间隔等方面功能单一、性能固定，且需要微控制器的协助。使用FPGA可灵活地设计DDS，实现多波形输出和多种调制模式，完成多款芯片功能的单一芯片集成。本文以FPGA为核心，设计和开发了一个具有多波形输出和数字调制功能的直接数字频率合成器，其主要工作：1、分析DDS的时频特性和改善算法。文章研究了相位截断、幅

3、值量化误差以及两种误差对杂散的共同影响，随后讨论了尼古拉斯相位累加器、抖动注入、内存压缩、泰勒级数纠正等算法。2、设计硬件系统。文章确定了硬件结构、芯片选型，设计了电压转换、时钟输入、DA和信号放大、上电配置等模块电路。3、提出性能指标，完成VerilogHDL软件设计和功能仿真。文章采用了内存压缩和抖动注入算法，对多波形输出功能进行开发，研究了数字调制功能的DDS实现。4、进行系统实现和结果分析。本文在PCB上实现了频率合成输出，使用示波器分析了信号的频域表现、准确度和稳定性，并对结果进行了分析和总结。经验证，本文所开发的频率合成器具有

4、频率、相位可调，多种波形输出（正弦波、方波、锯齿波和三角波），数字调制（2ASK，2FSK，2PSK）等功能，输出信号频率范围为0到20MHz，频率分辨率优于1Hz，系统频率切换时间优于80ns，输出正弦信号无杂散动态范围优于30dB，频率稳定度在10-3数量级，做到了在体积和功耗均较小同时，达到了国内市场上可售信号发生器的水准。关键词：DDS；FPGA；杂散；VerilogHDL；数字调制作者：贺理指导教师：赵鹤鸣IResearchofDirectDigitalSynthesizerbasedonFPGAAbstractDirectDi

5、gitalSynthesis(DDS)isatechniquewhichgeneratesanalogsignalsbydigitalmeans,ithasmanyadvantages,includinghighfrequencyresolution,fastfrequencyswitchingtime,maintainingcontiuousphasewhilechangingfrequency.ButdedicatedDDSchipshavefixedfeaturesandperformanceinoutputcontrolandfr

6、equencyswitchingtime,anditneedstheassistanceofmircrocontroller.WithFPGA,onecandeisgnDDSflexibly,accomplishmulti-waveformoutputandvariousmodulationmodes,andintegratefeaturesofmultiplechipsintoonedevice.Thispaperstudies,designsandimplementsaDDSbasedonFPGA,whichcanoutputvari

7、ouswaveformsandimplementdigitalmodulation.Themainworkofthisthesisisasfollows:1,itanalysesthecharacteristicsofDDSinbothtimeandfrequencydomain.Thispaperstudiesthephase-truncationerror,quantizationerrorandtheeffectsofbothonspurioussignals.Itdiscussesseveraltechniquesandalgor

8、ithmstoimprovesystemperformance,includingNicholasPhaseAccumulator,jitterinjectiontechnique,memor