直接数字频率合成器的设计

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1、西安电子科技大学硕士学位论文直接数字频率合成器的设计姓名：吴曙荣申请学位级别：硕士专业：微电子学与固体电子学指导教师：杨银堂20060101摘要摘要本文详细介绍了直接数字频率合成器（DDS）的工作原理、基本结构；分析了理想频谱图，并总结出了DDS的噪声来源：相位截断误差、幅度量化误差、DAC的非线性转换误差、时钟泄漏和开关暂态引起的杂散等。并针对其特点，采用时域波形分析的方法，分析了噪声来源对DDS输出频谱的影响。其次，本文在对现有DDS技术的大量文献调研的基础上，提出了符合FPGA结构的DDS设计方案并利用MA

2、X+PLUSII软件在Altera公司的FLEX10K系列器件上进行了实现。主要研究内容包括:1)可以实现LFM(LinearFrequencyModulation)功能的32位流水线相位累加器的设计；2)基于ROM的相位-幅度转换器的设计；3)详细地介绍了ROM存储器的各种压缩方法并提出了对ROM存储器的改进；4)详细介绍了几种降低杂散的方法，并对其中的相位抖动法进行了理论分析；5)在MAX+PLUSII软件下实现电路的时序仿真和在MATLAB语言下进行电路仿真；6)简单研究了DDS+PLL混合频率合成器；通过

3、实验表明，使用流水线结构加法器、加法器最低位修正、相位抖动法和ROM压缩等技术，用FPGA设计的直接数字频率合成器在满足系统性能的条件下，可以减少芯片面积，提高器件的运行速度，从而降低其生产成本。关键词：直接数字频率合成器流水线结构相位抖动频率合成FPGAAbstractAbstractInthispaper,weshallintroducethestructure,basicprincipleandidealfrequencyspectrumofdirectdigitalfrequencysynthesizer

4、(DDS),andconcludesomesourcesofoutputspurioussignalinDDS:suchasphase-truncationerror,amplitudequantizationerror,digitaltoanalognon-linearityerror,clockleakerrorandswitchtransienterroretc.Theninlightoftheirproperties,weadoptthemethodoftime-domainwaveformtoanaly

5、zetheseinfluencegeneratedbythemintheoutputspectrumandprovidethedistributepatternoftheirerrorfrequencyspectrum.Inthiswork,afterreviewingalotofliteraturespublishedonDDStechnology,aDDSschemebasedonFPGAs’structureareproposed,andimplementedinAltera’sFLEX10KseriesF

6、PGAsusingMAX+PLUSIItool.Theresearchincluding:1)Designofpipelining32-bitfrequency-phaseaccumulatorwithLFM(LinearFrequencyModulation);2)Designofphase-amplitudeconverterbasedonsinROMLookUpTable;3)IntroduceofvariousROMregister’scompressionmethodsindetail,andbring

7、forwardtheimprovementofROMregister’scompression;4)Presentseveralmethodsabouthowtoreducethespuriousfrequencyindetail,andemphasizeintroducetheditheringmeasure;5)ImplementemulatorunderMAX+PLUSIItoolanduseMATLABlanguagetocarryoutcircuitemulator;6)SimplystudyHybri

8、dFrequencySynthesis:DDS+PLL.Theexperimentshows:usedpipeliningstructures,modifythelowestbitoffrequency-phaseaccumulator,phaseditheringmeasureandlook-uptablecompressionetcmethods,usedFPGAst