基于单片机的直接数字频率合成（DDS）技术的应用研究

论文题目: 基于单片机的直接数字频率合成（DDS）技术的应用研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 微电子学与固体电子学

作者: 黄蕾

导师: 王祝盈

关键词: 直接数字式频率合成,单片机,杂散信号,滤波电路

文献来源: 湖南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 直接数字式频率合成(DDS-Direct Digital Synthesis)技术的发明和应用是信号频率合成领域里的一次革命。随着数字电路和微电子技术的发展,DDS技术日益显露出它的优越性。目前,DDS技术已经在雷达、通信、电子对抗和仪器仪表等领域得到了十分广泛的应用。 本文在深入分析DDS合成器输出信号的频谱特性和各类型号DDS芯片特点的基础上,设计完成了一套基于89C55单片机的直接数字式频率合成系统。系统采用模块化的结构,通过更换模块可方便地研究基于各种DDS芯片(AD9851、AD9854、AD9951)的频率合成电路。为了获得高质量的输出信号,系统中应用了多个独特的噪声抑制电路,包括单片机部分与DDS模块之间的全光电隔离电路、信号输出部分的浮地高频放大电路、以及8通道的七阶滤波网络组等。电路元器件的参数由PSPICE仿真和实验调试相结合最后确定。为了满足合成信号频率的绝对值大、且能够被高精度调节的要求,利用C51编程语言设计了超大数值数据高精度转换和处理的单片机程序。另外,鉴于虚拟仪器作为现代化实验技术之一在工程测试、远程控制、实验教学等越来越多的领域得到广泛的应用,本研究中采用NI公司的Labview软件设计了频率合成系统的虚拟仪器程序。这样,合成的输出信号频率既可以通过单片机系统的面板键高精度的调节,也能在PC机的LABVIEW虚拟仪器界面上改变,对于1～20MHz的合成信号,其频率微调精度可以达到0.001Hz。本文的工作中,还运用本系统对不同型号的DDS芯片进行了大量的试验测试,分析和验证了影响直接数字式频率合成信号的关键因素,得到一些有意义的结论。这些结果对于从事DDS频率合成技术工作的研究人员和应用工程师具有很好的参考价值。 直接数字式频率合成方法是目前所有频率合成方法中比较先进的方法之一,但是它在合成信号的带宽方面还存在固有的缺陷,这限制了它在频率合成领域中更加广泛的使用。本文的最后给出了下一步工作的建议,以期进一步完善频率合成的性能指标。

论文目录:

摘要

Abstract

插图索引

第1章 绪论

1．1 频率合成的概念及主要技术指标

1．2 频率合成技术的发展

1．3 直接数字式频率合成技术的现状

1．4 论文的实际意义与工作内容

第2章 DDS技术的基本理论

2．1 DDS的基本结构

2．2 DDS技术的工作原理

2．3 DDS的理想输出频谱

2．4 含有噪声源的 DDS输出谱

2．4．1 DDS的相位噪声分析

2．4．2 DDS的杂散分析

第3章 基于 DDS的频率合成系统硬件设计

3．1 DDS的频率合成系统结构

3．2 DDS电路设计

3．2．1 AD9851的电路设计

3．2．2 AD9854的电路设计

3．2．3 AD9951的电路设计

3．3 改善 DDS杂散的措施

3．3．1 参考源的考虑

3．3．2 光电耦合电路

3．3．3 高频浮地放大电路

3．3．4 输出频段和输出频率控制字的选择

3．4 七阶椭圆低通滤波器的设计

3．4．1 几种通用滤波器介绍

3．4．2 本系统中滤波器电路的设计

第4章 基于 DDS的频率合成系统软件设计

4．1 数据输入及存储

4．2 计算 FCW

4．3 控制键实现频率微调

第5章 频率合成系统虚拟仪器部分的开发

5．1 虚拟仪器的基本概念及开发软件

5．2 虚拟仪器部分开发的总体方案

第6章 频率合成系统测试结果及分析

6．1 合成系统输出信号波形、频谱测试及结果分析

6．1．1 对三种芯片直接输出结果的比较

6．1．2 浮地高频放大和低通滤波网络对改善信号质量的效果

6．1．3 内部时钟频率与输出信号频率的比值对输出信号质量的影响

6．2 系统合成信号的频率调节分辨率测试

6．3 频率合成系统的主要技术指标

6．4 电路设计的一些抗干扰考虑

6．5 需要解决的问题及对系统进行改进的建议

结论

参考文献

致谢

附录A (攻读学位期间所发表的学术论文目录)

发布时间: 2005-09-27

参考文献

• [1].DDS频率合成及测频技术研究[D]. 练泽霖.南京理工大学2009
• [2].基于DDS频率合成杂散抑制技术的研究[D]. 单玉华.电子科技大学2002
• [3].S波段频率合成技术[D]. 杨昕.电子科技大学2018
• [4].短波段频率合成与远程控制技术研究[D]. 许剑.南京理工大学2016
• [5].基于FPGA的数字频率合成系统的设计与实现[D]. 叶忠彬.电子科技大学2011
• [6].X波段频率合成源技术研究[D]. 黄杰铭.电子科技大学2016
• [7].C波段频率合成源的研制[D]. 陈凌云.南京理工大学2005
• [8].基于DDS和PLL的扫频信号源设计[D]. 李毅.南京理工大学2005
• [9].小型低相位噪声毫米波频率合成源技术研究[D]. 崔志伟.电子科技大学2005
• [10].航空通信设备中的频率合成器研制[D]. 李几超.电子科技大学2009

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• [6].DDS任意波形发生器的设计与实现[D]. 薛文.南京理工大学2004

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