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基于SOPC的高精度DDS信号发生器优化设计

发布时间:2021-08-09 08:26
  随着电子通信的不断发展,人们对信号发生器的性能和指标需求越来越高。信号发生器被广泛应用于电子通信、仪表放大、雷达信号等领域。与传统的信号发生器相比,现代化的电子技术对信号发生器性能和其他各个方面的要求不断提高。直接数字频率合成技术(DDS)是一种新型的频率合成技术,该技术的特点是产生频率精度高,转换速率快、相位变化连续。本文在此背景下,对DDS信号源进行设计和研究。整个系统是围绕可编程逻辑门阵列FPGA为硬件核心平台,在其内部嵌入NIOS Ⅱ处理器,组成了可编程片上系统(SOPC),通过上位机QT软件或TFT彩屏的参数设置,来产生高精度信号(正弦波、方波、三角波),基带调制信号和正交信号,满足设计的要求。本文给出了整个系统的硬件设计、软件设计以及优化设计,着重描述和分析了基于SOPC信号发生器中的DDS产生原理、滤波器设计和DDS的优化设计。经过实验室的仿真、测试、调试和改进,设计完成的DDS信号发生器可以产生多种基本波形以及数字基带调制信号(ASK、FSK、PSK、QAM)和正交信号,波形从1Hz-1OMHz连续可调,并且产生的波形频率分辨率为0.03Hz,相位分辨率为0.1°,杂散... 

【文章来源】:电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】:73 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

基于SOPC的高精度DDS信号发生器优化设计


图2-5?Cyclone?IV开发板??

波形,波形,信号,端口


?电子科技大学硕士学位论文???CLK?^??—???DDS_Module??Fword[31:0]?DA_DATA[l3:〇]??Pword[ll:〇]??????图3-4?DDS逻辑模块图??DDS功能模块端口名称和作用如表3-1所示:??表3-1?DDS功能模块描述??端口名'?输入/输出?功能作用????Clk?Input?DDS?时钟,100MHz???Rst_n?Input?芯片复位端口,低电平有效????EN?Input?DDS攀块使能端D???FWord?Input?频率控_字?^??PWord?Input?相_.位控制鲁??DA_Clk?Output?DA?时钟输出???DA?Data?Output?DA?数据输出??DDS模块编译无误后利用仿真脚本对波形进行仿真调试,可以看到如图3-5??所示的波形仿真图,该波形的频率可以通过频率控制字来进行设定《在模块编译??后就可以设董testbeach进行波形前仿真了,图3-6是把输出数宇波形进行坐标轴??连起来得到的正弦波形。该波形对应的频率控制字Fword=5000,相位控制字??Pword=0?〇??111?Wave?-Defeult?;??图3-5波形信号变换图??20??

正弦波,波形


?第三:t硬件系统设计???Wave-Default??T^H^hhhhiih??图3-6正弦波形仿真图??3上2?Matlab仿真分析??上一小节设计出了?DDS逻辑模块并且通过ModelSim仿真了?DDS的波形,本??小节对上述产生的波形进行Matlab仿真*首先把FPGA输出的量:化幅度值保存到.m??格式的文件中,然后对该数据进行连续釆样得到的波形如图3-7所示。??2??.?1?1???1.5?-?-??丨:_\/??-1.5?-??2〇?0.5?1?1.5?2??釆样点?x105??圈3-7Matlab波形输出图??其中横坐标是采律点,纵坐标是幅度归一化之后的值,对应的相位累加器的??位数N=32位,截取的高位数A=12位,频率控制宇K=42949672,时钟频率??Fs=100MHz,输出频率为1MHz。对该采样的波形进行FFT变换后得到的频谱如??图3-8所示,从仿真图中可以:看出相位截断20位辰产生的杂散分簠大,波形频谱??的杂散=-37.35dBc,远远没有达到预期的要求,本课题会在第五章中熏点分析杂散??的成因和相对应的优化设计方案。??21??

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本文编号:3331729

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