任意波形信号发生器的研究

论文摘要

本论文以课题“任意波形信号发生器的研究”为背景展开,介绍了频率合成技术的发展和信号发生器的现状,通过学习直接数字频率合成(DDS)技术,围绕DDS芯片和DSP处理芯片进行设计。应用了AD公司的直接数字频率合成芯片AD9954作为核心,和TI公司的TMS320C5509A数字信号处理芯片作为控制部分,结合水声实验的应用背景设计了一种结构简便、性能优良的通信信号发生器。系统中,AD9954和TMS320C5509A芯片作为主要的常规波形信号产生部分,可以产生单频信号、PSK、调频信号等多种通信信号。此外,为了更好的适合水声方面的应用,还通过CPLD存取SDRAM查找波形数据的方式,可以产生DDS芯片之外的波形信号,如带限噪声等非周期信号,全面的实现信号发生器的功能要求。本论文主要研究内容包括:1.研究了DDS技术,推导了直接数字频率合成器的数学综合,在理想的条件下分析了直接数字频率合成器的频谱特性,给出了直接数字频率合成器输出信号的时域表达式。2.研究了常规调制信号ASK信号、FSK信号和PSK等有关理论,为信号生成打下基础。3.以主要器件为核心进行了信号发生器的系统设计、硬件设计、布板和实现。4.进行软件设计的实现,对系统进行调试,使系统达到指标需求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景和立题意义
• 1.2 频率合成技术的发展和现状
• 1.2.1 频率合成技术的发展
• 1.2.2 信号发生器的现状
• 1.3 论文的主要内容
• 第2章 信号发生器的理论部分
• 2.1 直接数字频率合成技术及其误差分析
• 2.1.1 DDS的原理
• 2.1.2 DDS理想情况下的频谱分析
• 2.1.3 DDS中杂散信号频谱特性分析
• 2.1.4 DDS性能特点
• 2.2 常规信号
• 2.2.1 ASK信号
• 2.2.2 FSK信号
• 2.2.3 PSK信号
• 2.2.4 带限白噪声
• 2.3 本章小结
• 第3章 信号发生器的硬件电路设计
• 3.1 系统指标
• 3.2 系统整体架构设计
• 3.3 AD9954芯片介绍
• 3.3.1 AD9954的引脚介绍
• 3.3.2 AD9954的串行操作
• 3.3.3 AD9954的RAM
• 3.3.4 DDS的时钟
• 3.4 TMS320C5509A芯片介绍及应用模块
• 3.4.1 TMS320C55xDSP的硬件结构
• 3.4.2 TMS320C55xDSP处理器
• 3.4.3 C5509A的构成
• 3.4.4 DDS与C5509A模块
• 3.5 CPLD模块设计
• 3.5.1 CPLD与SDRAM模块
• 3.5.2 CPLD与DA模块
• 3.5.3 波形选择电路
• 3.6 滤波模块设计
• 3.6.1 有源4阶巴特沃思低通滤波器
• 3.6.2 有源2阶巴特沃思低通滤波器
• 3.7 电源模块设计
• 3.8 幅度控制模块设计
• 3.9 制板的注意事项
• 3.10 本章小结
• 第4章 软件设计和系统性能
• 4.1 DSP软件部分
• 4.1.1 系统初始化
• 4.1.2 DSP芯片控制程序设计
• 4.2 波形信号的产生
• 4.2.1 单频信号的产生
• 4.2.2 FSK或PSK信号的产生
• 4.2.3 扫频信号的产生
• 4.2.4 线性调频信号的产生
• 4.2.5 任意波形信号的产生
• 4.3 CPLD软件部分
• 4.4 实验结果和分析
• 4.4.1 正弦波与方波信号测试
• 4.4.2 线性调频信号测试
• 4.4.3 任意波形信号的测试
• 4.4.4 信号数据的分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 附录