数字式移相信号发生器的毕业设计

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1、数字式移相信号发生器的毕业设计第1章绪论1.1课题背景及意义1.1.1课题背景移相信号发生器属于信号源的一个重要组成部分,随着数字集成电路和微电子技术的发展和提高，一种新的频率合成技术直接数字频率合成（DDS）技术产生信号源的方法得到飞速发展，它是继直接频率合成和间接频率合成之后发展起来的第三代频率合成技术。该技术在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨率以及集成化等一系列性能指标已远远超过传统的频率合成技术所能达到的水平。目前DDS广泛应用于接收机本振，信号发生器，仪器、通信系统、雷达系统等，尤其适合于跳频无线通信系统。直接数字频率

2、合成器(DDS:DirectDigitalFrequencySynthesizer)的基本结构由J.Tiemev在1971年首次提出。限于当时的技术和器件水平．它的性能指标尚不能与已有技术相比，故未受到重视。近年来随着数字集成电路和微电子技术的进步，这种结构独特的频率合成技术得到了充分的发展。该技术在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨力以及集成化等一系列性能指标已远远超过了传统的频率合成技术所能达到的水平。目前DDS广泛应用于接收机本振、信号发生器、仪器、通信系统、雷达系统等，尤其适合于跳频无线通信系统。1.1.2课题的现状与应用

3、由于DDS的自身特点决定了它存在这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、D/A转换器的截断误差和D/A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D/A转换器的精度减小D/A量化误差。在比较新的DDS芯片中普遍都采用了12bit的D/A转换器。当然一味靠增加波形ROM58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

4、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DDS频谱特性的基础上又提出了一些降低杂散功率的方法:可以通过采样的方法降低带内误差功率，可以用随机抖动法提高无杂散动态范围(在D/A转换器的低位上加扰打破DDS输出的周期性，从而把周期性的杂散分量打散使之均匀化)。此外随着集成电路制造工艺的逐步提高，通过采用先进的工艺和低功耗的设计，数字集成电路的工作速度己经有了很大的提高。现在最新的DDS芯片工作频率己经可以达到1GHz。这样就可以产生频带比较宽的输出信号了。目前各大芯片制造厂商都相继推出采用先进CMOS工艺生产的高性能和多功能的DDS芯

5、片，为电路设计者提供了多种选择。虽然有的专DDS芯片的功能也比较多，但控制方式却是固定的，因此不一定是我们所需要的。这时如果高性能的FPGA器件设计符合自己需要的DDS电路就是一个很好的解决方法。利用FPGA则可根据需要方便地实现各种比较复杂的调频、调相和调幅功能，具有良好的实用性和灵活性。传统的波形发生器由模拟电路实现，不仅产生的波形数量少，而且体积大、灵活性差，采用直接数字频率合成(DDS)技术实现的任意波发生器，既可以产生各种波形，而且波形的参数(频率、幅度、相位)可方便调节。DDS技术是一种新的频率合成技术，市场上已出现许多DDS专用电路芯

6、片，然而商用DDS专用电路芯片有一定的局限性，并不能满足各种需求，如果采用FPGA实现DDS功能，可根据用户需要设计，满足用户对特殊功能的要求，而且可以简化电路和控制，提高整个系统的工作性能和可靠性。DDS在数字通信系统中的地位是非常重要的，其应用包括上下变频、调制解调和软件无线电等。DDS具有分辨率高、频率转换速度快和相位噪声低等优点，但其杂散度抑制比性能差，很难做到-65dB。DDS问世之初，构成DDS元器件的速度的限制和数字化引起的噪声这两个主要缺点阻碍了DDS的发展与实际应用。近几年超高速数字电路的发展以及对DDS的深入研究，DDS的最高工

7、作频率以及噪声性能已接近并达到锁相频率合成器相当的水平。随着这种频率合成技术的发展，DDS广泛应用于接收机本振、信号发生器、仪器、通信系统、雷达系统等，尤其适合于跳频无线通信系统。1.2课题的发展与展望58随着微电子技术的发展，现场可编程门阵列(FPGA)器件得到了飞速发展。由于该器件具有工作速度快、集成度高和现场可编程的优点，因而在数字信号处理中得到了广泛应用，越来越受到硬件电路设计工程师们的青睐。直接数字频率合成(DDS)技术具有频率分辨率高、频率变换速度快、相位可连续线性变化等特点，在数字通信系统中已被广泛采用。近年来，技术和器件水平不断发展

8、，这使DDS合成技术也得到了飞速的发展，它在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨力以及集成化等一系列性能指