直接数字频率合成器的设计与分析

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1、成绩：_______直接数字频率合成器的设计与分析学院：电子与信息工程学院专业：电子信息科学与技术班级：09级电信本二班姓名：余金雷学号：90515032指导老师：过老师时间：2011年12月13日201．摘要随着数字信号处理和集成电路技术的发展，直接数字频率合成（DDS）的应用也越来越广泛。DDS具有相位和频率分辨率高、稳定度好、频率转换时间短、输出相位连续、可以实现多种数字与模拟调制的优点，而可编程门阵列（FPGA）具有集成度高、通用性好、设计灵活、编程方便、可以实现芯片的动态重构等特点，因此可以快速地完成复

2、杂的数字系统。由于模拟调相方法有生产性差、调试不方便、调制度控制不精确等缺点，因此采用数字方法实现各种模拟调制也越来越普遍[5]。现在许多DDS芯片都直接提供了实现多种数字调制的功能，实现起来比较简单，而要实现模拟线性调制具有一定的难度。因此本设计介绍了一种由单片机控制，并采用FPGA实现DDS功能，产生频率和相位可调的正弦波信号的方法。与传统的频率合成方法相比，DDS合成信号具有频率切换时间短、频率分辨率高、相位变化连续等诸多优点。使用单片机灵活的控制能力与FPGA器件的高性能、高集成度相结合，可以克服传统DD

3、S设计中的不足，从而设计开发出性能优良的DDS系统。直接数字频率合成（DigitalFrequencySynthesis）是一种新的频率合成方法。随着数字集成电路和微电子技术的发展，DDS技术日益显示出他的优越性。直接数字频率合成器是一种全数字化的频率合成器。它由相位累加器、波形存储器、数模转化器和低通滤波器组成。DDS具有频率分辨率高、频率切换速度快、频率切换是相位变化连续等优点。本文首先对DDS的原理进行了详细讨论，然后结合现场可编程门阵列器件(FPGA)，设计实现了基于FPGA的DDS正弦信号的实现。本设计

4、采用了用VHDL硬件描述语言和maxplus的顶层原理图等多种方式来实现，并经实践证明是可行的。关键字EDA技术VHDL硬件描述语言直接数字频率合成器软件平台MAX+PLUSⅡ前言EDA技术是现代电子信息工程领域的一门新技术,它是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，一硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、20大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑简化、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑局部布线、逻辑仿真，直至对

5、于待定目标芯片的适配编译、逻辑放映、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术。它具有用软件方式设计硬件，用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关开发软件自动完成的，设计过程中用有关软件进行仿真，系统可现场编程、在线升级，整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高的特点。其主要主要内容：①大规模可编程逻辑器件②硬件描述语VHDL③软件开发工具④实验开发系统。它是在先进的计算机工作平台上开发出来的一整套电子系统设计的软硬件工具并提供了先进的电子系统设计方法。当今的EDA技术更多的是

6、指芯片内的电子系统设计自动化,即片上系统(SOC)设计。也就是说,开发人员完全可以通过自己的电子系统设计来制定其芯片内部的电路功能,使之成为设计者自己的专用集成电路(ASIC)芯片,可以将设计过程中的许多细节问题抛开,而将注意力集中在系统的总体开发上,实现了真正意义上的电子设计自动化。随着数字信号处理和集成电路技术的发展，直接数字频率合成（DDS）的应用也越来越广泛。DDS具有相位和频率分辨率高、稳定度好、频率转换时间短、输出相位连续、可以实现多种数字与模拟调制的优点，而可编程门阵列（FPGA）具有集成度高、通用

7、性好、设计灵活、编程方便、可以实现芯片的动态重构等特点，因此可以快速地完成复杂的数字系统。由于模拟调相方法有生产性差、调试不方便、调制度控制不精确等缺点，因此采用数字方法实现各种模拟调制也越来越普遍[5]。现在许多DDS芯片都直接提供了实现多种数字调制的功能，实现起来比较简单，而要实现模拟线性调制具有一定的难度。因此本设计介绍了一种由单片机控制，并采用FPGA实现DDS功能，产生频率和相位可调的正弦波信号的方法。DDS技术具有频率切换时间短(＜20ns)，频率分辨率高(0.01Hz)，频率稳定度高，输出信号的频率

8、和相位可以快速程控切换，输出相位可连续，可编程以及灵活性大等优点，它以有别于其他频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的姣姣者。DDS广泛用于接受机本振、信号发生器、仪器、通信系统、雷达系统等，尤其适合跳频无线通信系统。20利用EDA技术中VHDL硬件描述语言,对直接数字频率合成器描述,并在Altera公司开发的EDA软件平台MAX+PLUSⅡ环境下,对VHD