基于DDS的任意信号发生器设计资料下载.pdf

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然后介绍了DDS的基本理论以及数学综合，并对DDS技术的理想频谱和非理想频谱进行了讨论；

接着介绍了FPGA的基本原理和开发流程，并提出了基于FPGA平台实现DDS技术从而产生各种波形信号的一种新的思路，对频率合成部分进行了详细的阐述。

关键词：

直接数字频率合成；

现场可编程门阵列：

相位截断误差；

幅度量化误差：

频谱分析哈尔滨工程大学硕士学位论文AbstractTheDirectDigita：

lFrequencySynthesis（DOS）isakindofnewfrequencysynthesismethodWiththedevelopmentofdigitalintegratedcircuitsandmicroelectronictechniques，DDSexhibitsitsadvamagesdaybyday111edirectdigital钢uencysynthesizerisakindoffIlllydigitizedfmtuencysynthesizer，whichconsistsofthephaseaccumulators，thesinelook-uptable，thedigitaltoanalogconverts,andtheband-passfilterItisofhighfrequencyresolution,fastfrequencyswitchingspeed,theabilitytoswitchfrequencieswhilemaintainingconstantphaseThedissertationfirstlyintroducesthedevelopmentoffrequencysynthesistechniques，anddiscussesthesignificanceofrealizingthedirectdigitalfrequencytechniquebasedonFieldProgrammableGateArray（FPGA）Secondly,theprincipleandstructureofDDSa地introducedthenthepaperanalysesthespecmunchamctcristicofdirectdlgitalf：

requencysynthesizeroutputEspecially,thespcc：

trumcharacteristicsofthephasetruncationeIYorandamplitudequanfizationerrorarediscusscdatlengthThirdlythepaperpresentsthestructureofFPGA，atthesametimeintroducestheopenupsystemanddesignflowofFPGAThenthepaperexpatiatesonthemethodofhowtoproduceSinesignal，especiallyoftthestepoffrequencysynthesisKeywords：

DirectDigitalFrequencySynthesis；

FieldProgrammableOatcArray；

PhaseTruncationError；

AmplitudaQuantizationError；

SpectrumAnalysis哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：

本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。

有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。

除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。

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。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

作者c签字，：

舻日期：

o-j年3月哈尔滨工程大学硕士学位论文第1章绪论11课题背景与意义任意信号发生器【2】是信号源的一种，它具有信号源所有的特点。

我们传统都认为信号源主要给被测电路提供所需要的己知信号（各种波形），然后用其它仪表测量感兴趣的参数。

可见信号源在电子实验和测试处理中，并不测量任何参数而是根据使用者的要求，仿真各种测试信号，提供给被测电路，以达至IJ狈9试的需要。

信号源有很多种，包括正弦波信号源、函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发生器、合成信号源等。

一般来讲任意波形发生器，是种特殊的信号源，综合具有其它信号源波形生成能力，因而适合各种仿真实验的需要。

12频率合成技术频率合成f51是指由个或多个频率稳定度和精确度缀高的参考信号源运过频率域的线性运算，产生具有同样稳定度和精确度的大量离散频率的过程。

实现频率合成的电路叫频率合成器，频率合成器是现代电子系统的重要组成部分。

在通信、雷达和导航等设备中，频率合成器既是发射机的激励信号源，又是接收机的本地振荡器。

在电子对抗设备中，它可以作为干扰信号发生器：

在测试设备中，可作为标准信号源，因此频率合成器被人们称为许多电子系统的“心脏”。

随着电子技术的不断发展，对频率合成器的要求越来越高，频率合成器的主要性能指标有：

l、输出频率范围频率范围是指频率合成器输出最低频率和输出最高频率之间的变化范围，它包含中心频率和带宽两个方面的含义。

2，频率稳定度频率稳定度指在规定的时间间隔内，频率合成器输出频率偏离标定值的数值，它分长期、短期和瞬间稳定度三种。

1哈尔滨工程大学硕士学位论文3、频率分辨率频率分辨率指的是输出频率的最小间隔。

4、频率转换时间频率转换时间指的是输出由一种频率转换成另一种频率的时间。

5、频谱纯度频谱纯度以杂散分量和相位噪声来衡量，杂散分为谐波分量和非谐波分量两种，主要由频率合成过程中的非线性失真产生；

相位噪声是衡量输出信号相位抖动大小的参数。

6、调制性能调制性能指的是频率合成器是否具有调幅（AM）、调频（nD、调相（PM）等功能。

频率合成器的实现方法大体可以分成三种：

直接频率合成，阈接频率合成和直接数字频率合成。

下面对这三种方法进行一下简单的介绍。

直接频率合成【10】是一种比较早期的频率合成方法，这种频率合成方法使用一个和多个标准频率源先经过谐波发生器产生各次谐波，然后经过分频、倍频、混频滤波等处理产生所需要的各个频点。

这种方法产生的波形，相噪小，频率转换时间短。

但是直接频率合成设备比较复杂笨重，并且容易产生杂散。

间接频率合成又称之为锁相频率合成。

采用了锁相环技术，对频率进行加、减、乘、除，产生所需的频率。

由于锁相环相当于个窄带跟踪滤波器。

所以锁相频率合成的方法对杂散有很好的抑止作用。

锁相式频率合成器还易于集成化。

但是锁相式频率合成器的频率转换时间比较长，而且在单环的情况下很难做到很小的频率分辨率。

直接数字频率合成【8121（DDS-DigitalDirectFrequencySynthesis）是一种比较新颖的频率合成方法。

随着科学技术的日益发展这种频率合成方法也越来越体现出它的优越性来。

DDS是一种全数字化的频率合成方法。

DDS频率合成器主要由频率寄存器、相位累加器、波形ROM，、DA转换器和低通滤波器组成。

在系统时钟一定的情况下。

输出频率决定于频率寄存器的中的频率字。

而相位累加器的字长决定了分辨率。

基于这样的结构DDS频率合成器具有以下优点：

（1）频率分辨率高，输出频点多，可达2“个频点（假设DDS相位累加器的字长是N；

（2）频率切换速度快，可达瑚量级；

（3）频率切换时2哈尔滨工程大学硕七学位论文IIli-____-i-iiiiii_Ejiii|_-i_________-相位连续：

（4）可以输出宽带正交信号；

（5）输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；

（6）可以产生任意波形；

（7）全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻。

13直接频率合成技术的现状和应用由于DDS的自身特点决定了它存在着以下两个比较明显的缺点：

一是输出信号的杂散比较大，二是输出信号的带宽受到限制。

DDS输出杂散比较大这是由于信号合成过程中的相位截断误差、DA转换器的截断误差和DA转换器的非线性造成的。

当然随着技术的发展这些问题正在逐步的到解决。

如通过增长波形ROM的长度减小相位截断误差。

通过增加波形ROM的字长和DA转换器的精度减小DA量化误差。

在比较新的DDS芯片中普遍都采用了12bit的DA转换器。

当然一味靠增加波形ROM的深度和字长的方法来减小杂散对性能的提高总是有限的。

国内外学者在对DDS输出的频谱做了大量的分析以后，总结出了误差的频域分布规律建立了误差模型，在分析