基于FPGA的高速DDS关键技术研究

发布时间：2017-10-11 03:32

  本文关键词：基于FPGA的高速DDS关键技术研究

  更多相关文章： DDS CORDIC算法 LFM信号 AD9739

【摘要】：直接数字频率合成器(DDS)相对传统频率合成技术具有频率分辨率高、转换时间短、相位连续和易合成复杂波形等优点。随着科技发展的需要,使其大量应用在通信、雷达和各种电子系统中。由于在数字域进行处理,使其具有丰富的杂散,且输出频率范围有限的缺点。本文基于FPGA对DDS中相位累加器和相幅转换器模块做了深入研究,旨在提高DDS的工作频率和输出信号性能,主要的工作包括:1、理论分析DDS的杂散,建立模型分别对位截断误差和幅度量化误差引起的杂散进行仿真,并重点研究了相位抖动技术对杂散的抑制。2、研究高速相位累加器。对流水线加法器、超前进位加法器和并行结构加法器进行了研究与性能对比。综合流水线和并行加法器各自的优点实现流水线并行加法器,该结构很好地兼顾了资源消耗和工作速度。3、研究提高相幅转换器性能的算法。对角度分解算法、流水线CORDIC算法和泰勒级数的线性插值算法进行了深入研究和性能对比。ROM+CORDIC算法减小了ROM容量的同时也避免CORDIC算法的迭代过程,通过对相位重新编码,直接计算出幅度值。该算法能同时提高输出信号的频率和无杂散动态范围,其资源消耗也明显少于同等条件下流水线CORDIC算法。4、利用DDS实现1.6GHz的采样频率,中心频率1.2GHz,带宽400MHz的LFM信号。由于目前的FPGA芯片达不到1.6GHz的工作速度,故而在FPGA内部采用八路并行结构,根据公式推导出每一路的参数。然后八路信号通过OSERDESE合成两路输入AD9739,在AD9739中采用混频模式取第二奈奎斯特区间的信号,即1.0GHz~1.4GHz的LFM信号。最后,通过带通滤波器抑制杂散,在频谱仪观察输出信号,其无杂散动态范围约-40dBc。
【关键词】：DDS CORDIC算法 LFM信号 AD9739
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN741
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外技术研究现状与发展11-13
• 1.3 本文结构安排13-14
• 第二章 DDS基本原理和杂散分析14-31
• 2.1 DDS基本原理14-15
• 2.2 DDS结构15-17
• 2.2.1 相位累加器15-16
• 2.2.2 相幅转换器16-17
• 2.2.3 数模转换器DAC17
• 2.2.4 低通滤波器LPF17
• 2.3 DDS杂散分析17-28
• 2.3.1 相位截断误差19-22
• 2.3.2 幅度量化误差22-23
• 2.3.3 相位截断误差和幅度量化误差的仿真分析23-26
• 2.3.4 DAC非理想引起的误差26-27
• 2.3.5 杂散抑制方法27-28
• 2.4 相位抖动技术28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 高速相位累加器的研究31-40
• 3.1 流水线加法器31-34
• 3.2 超前进位加法器（CLA）34-35
• 3.3 并行结构加法器35-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第四章 相幅转换器的研究40-61
• 4.1 角度分解40-42
• 4.1.1 角度分解的常见算法40-41
• 4.1.2 设计与仿真41-42
• 4.2 角度旋转42-47
• 4.2.1 CORDIC基本原理42-45
• 4.2.2 流水线CORDIC实现DDS45-47
• 4.3 多项式近似47-53
• 4.3.1 泰勒级数线性插值算法47-51
• 4.3.2 泰勒级数实现DDS设计与仿真51-53
• 4.4 ROM+CORDIC算法53-57
• 4.4.1 角度旋转算法53-54
• 4.4.2 细调部分二进制重新编码54-55
• 4.4.3 粗调部分55-56
• 4.4.4 设计与仿真56-57
• 4.5 调制技术57-60
• 4.5.1 调频及其功能仿真57-58
• 4.5.2 调幅及其功能仿真58-59
• 4.5.3 调相及其功能仿真59-60
• 4.6 本章小结60-61
• 第五章 DDS实现宽带雷达信号61-77
• 5.1 线性调频信号的基本理论61-65
• 5.1.1 雷达信号表示方法61-63
• 5.1.2 线性调频信号63-65
• 5.2 DDS实现线性调频信号的设计65-69
• 5.2.1 基于DDS的LFM信号产生66-68
• 5.2.2 系统框架68-69
• 5.3 硬件芯片选择69-71
• 5.3.1 FPGA芯片的选择69
• 5.3.2 DAC芯片的选择69-71
• 5.3.3 带通滤波器的设计71
• 5.4 硬件调试与结果分析71-76
• 5.4.1 FPGA部分73
• 5.4.2 SPI配置73-75
• 5.4.3 调试结果75-76
• 5.5 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-81
• 攻硕期间的研究成果81-82

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本文编号：1010278