直接数字合成技术及应用

论文摘要

本文首先介绍了频率合成技术的概念、分类及发展过程,列举了直接数字频率合成技术近几十年国内外的理论成果,并简要介绍了直接数字频率合成技术的硬件实现即DDS芯片的发展状况。详细介绍了直接数字频率合成器(DDFS)的工作原理、基本结构;分析DDFS的理想频谱及噪声来源对DDFS输出的影响。本文的主要研究内容是理论分析研究直接数字频率合成技术,从技术角度分析算法理论应用于DDFS的可行性。首先研究泰勒级数线性插值理论在DDFS中的应用,分析泰勒级数线性插值应用于DDFS会引入的误差,设计了基于泰勒级数线性插值法的DDFS电路结构框图,并仿真分析基于泰勒级数线性插值的DDFS选取不同参数时的频谱纯度。接着本文在参阅大量文献基础上改进了一种最新的能用于实现DDFS的理论—数字序列划分法,仿真分析了基于数字序列划分法的DDFS的误差,并定量的分析引入误差的大小。本文在介绍CORDIC算法的基础上,分析研究了一种目前国外最新的改进CORDIC算法—混合CORDIC算法,解决了传统CORDIC算法旋转方向的判决难题,减少了不必要的旋转迭代过程,从而提高了CORDIC算法的计算速度,并定量分析了基于混合CORDIC算法的直接数字频率合成器的误差。本文最后分析了直接数字频率合成技术的应用,特别研究了应用直接数字频率合成技术实现数字调制,仿真验证用直接数字合成技术实现ASK、FSK和PSK调制。用直接数字合成技术输出正交信号可以用于多种正交解调,能解决目前软件无线电数字中频解调难题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的背景及研究的意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 直接数字频率合成器原理及特性
• 2.1 直接数字频率合成器原理
• 2.1.1 频率预置与调节电路
• 2.1.2 相位累加器
• 2.1.3 控制相位的加法器
• 2.1.4 控制波形的加法器
• 2.1.5 波形存储器
• 2.1.6 D/A转换器
• 2.1.7 低通滤波器
• 2.2 直接数字频率合成器数学基础
• 2.3 理想情况下DDFS频谱分析
• 2.4 传统DDFS频谱杂散的来源
• 2.4.1 相位截断引起的误差
• 2.4.2 相位截断引起的波形误差
• 2.4.3 幅度量化引起的误差
• 2.5 直接数字频率合成器的特点
• 2.5.1 DDFS的优点
• 2.5.2 DDFS的缺点
• 2.6 本章小结
• 第3章 几种实现直接数字频率合成器的算法
• 3.1 引言
• 3.2 基于泰勒级数线性插值的DDFS研究
• 3.2.1 基于泰勒级数的线性插值法
• 3.2.2 基于泰勒级数线性插值DDFS的实现逻辑电路
• 3.2.3 仿真结果分析
• 3.3 基于数字序列法划分的DDFS技术研究
• 3.3.1 数字序列法划分
• 3.3.2 数字序列划分法实现相幅转换的框图
• 3.3.3 基于数字序列划分的DDFS误差分析
• 3.3.4 实验仿真
• 3.3.5 结果分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于混合CORDIC算法的DDFS研究
• 4.1 引言
• 4.2 CORDIC算法
• 4.2.1 CORDIC算法旋转角度范围
• 4.2.2 任意角度的逼近条件
• 4.2.3 CORDIC算法实现
• 4.3 基于混合CORDIC算法的DDFS研究
• 4.3.1 第一次角度旋转
• 4.3.2 第二次角度旋转
• 4.3.3 最后一次角度旋转
• 4.3.4 误差分析
• 4.3.5 结论
• 4.4 本章小节
• 第5章 直接数字合成技术应用
• 5.1 引言
• 5.2 应用DDS产生模拟仿真用的高精密信号
• 5.3 应用DDS实现各种数字调制
• 5.3.1 基于DDS的2ASK调制
• 5.3.2 基于DDS的BFSK调制
• 5.3.3 基于DDS的BPSK调制
• 5.3.4 应用DDS技术产生正交信号
• 5.4 应用DDS实现频率精调
• 5.5 直接数字波形合成技术
• 5.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢