基于CORDIC算法的DDS信号发生器设计与实现

发布时间：2020-06-01 13:26

【摘要】：直接数字频率合成技术(DDS)具有频率分辨率高、转换速度快、相位连续等优点,在通信、电子对抗和军事等领域应用广泛。全数字结构实现的DDS输出信号频率范围小、杂散较大,限制了 DDS的应用。为了改善输出信号质量,实现多种数字调制,以FPGA为开发平台,设计并实现了基于CORDIC算法的DDS信号发生器。本文主要研究内容为:(1)CORDIC算法优化。针对传统CORDIC算法中存在的算法收敛范围小,迭代次数多的问题进行优化,通过区间转化扩大算法收敛范围,去冗余旋转减少相应角度的迭代次数。Modelsim仿真结果表明,在对相应角度计算时,优化后算法的运算速度有了一定提升。(2)信号发生器硬件电路设计。以EP4CE10E22C8芯片为处理单元设计了信号发生器硬件电路,分为核心板和数模转换模块。核心板包括系统电源电路、SDRAM接口电路、复位电路等,数模转换模块主要包括DAC接口电路和放大电路等。(3)信号发生器逻辑设计。逻辑设计主要包括Nios Ⅱ软核处理器、FPGA内部数据处理等模块。Nios Ⅱ软核处理器主要对串口接收数据进行处理。FPGA内部数据处理根据输入信号频率生成相应信号,并进行相应调制。为了灵活控制信号发生器,基于Qt设计了上位机。测试结果表明,信号发生器可以产生2ASK、2FSK、2PSK和QPSK四种数字调制信号和正弦信号,且波形良好。通过示波器的FFT功能对信号进行频谱测试,结果表明信号杂散较小,信号质量较好。基于CORDIC算法的DDS信号发生器具有输出信号波形连续、频谱纯度较高、实现多种数字调制等优点,具有一定的实际应用价值。
【图文】：

波形,对应关系,频率值,增量

mf ，，如果以不小于sf （sf >2maxf 隔采样，得到离散的采样数据nf 原始信号的完整信息[27]。达式可以表示为：(t ) Asin( t ) Asin(2 ft out波形，outf 是信号的输出频率。当值确定，可以得到以下公式： (t ) 2 ft相位增量为 (t)，则频率值为cfTtf 2 () 内，频率值 f 与相位增量 (t)相

系统结构图,相位,幅度,系统结构

西安科技大学全日制工程硕士学位论文位轴方向以相同相位差对信号幅度进行采样，将得到离散的正弦波幅度值序列量化编码，这个过程叫做模拟信号的数字化。通过相位圆可以直观地将以上所述展示，信号的相位编码与幅度编码的对应关系如图 2.2 所示。图中左侧为相位圆，右侧是相位对应正弦信号的幅度值，将编码后的幅度值存储在 ROM 存储器中，就是 DDS 系统中的 ROM 波形查找表[28]。相位圆中包含了正弦信号在周期 [ 0,2 ]内的幅度值随相位的变化。一个相位圆有N2 个相位点， N 是 DDS 系统中相位累加器的位数，DDS 系统的分辨率为N 2 /2，图 2.2 是N =4 时，相位与幅度的对应关系。其中有 16 个相位点，对应的是16 个幅度值编码。
【学位授予单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN741

【参考文献】