基于DDS/FPGA的多波形信号源的研究

论文摘要

直接数字合成（DDS）技术采用全数字的合成方法,所产生的信号具有频率分辨率高、频率切换速度快、频率切换时相位连续、输出相位噪声低和可以产生任意波形等诸多优点。本文研究的是一种基于DDS/FPGA的多波形信号源系统,其中,DDS技术是其核心技术。DDS可以精确地控制合成信号的三个参量:幅度、相位以及频率,因此利用DDS技术可以合成任意波形。但因其数字化合成的固有特点,使其输出信号中存在大量杂散信号。杂散信号的主要来源是:相位截断带来的杂散信号:幅度量化带来的杂散信号:DAC的非线性特性带来的杂散信号。这些杂散信号严重影响了合成信号的频谱纯度。因此抑制这些杂散信号是提高合成信号谱质的关键。本文在研究各种抑制DDS杂散技术的基础上,提出了中和加扰技术,这可以在很大程度上减小杂散对DDS输出信号谱质的影响。EP1S808956C6是一款高性能的FPGA芯片,其超强的数据处理能力十分适合应用于DDS多波形信号源的开发。在QuartusⅡ平台下运用VerilogHDL语言和原理图设计可以很方便地应用各种抑制杂散信号的方法来提高输出信号的谱质。结合高速DDS技术和FPGA两者的优点,本文设计了一种基于DDS/FPGA的多波形信号源,它能完成正弦波、余弦波、三角波、锯齿波、方波、AM、SSB、FM、2ASK、2FSK、π/4-QDPSK等多种信号。使得所设计的信号源可以适应多种不同的工作环境,给工作带了方便。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源、背景及意义
• 1.2 DDS技术的研究现状
• 1.3 FPGA实现DDS的可行性
• 1.4 论文研究内容
• 第2章 DDS基本原理及其FPGA开发环境
• 2.1 DDS的基本原理
• 2.1.1 DDS的原理和结构
• 2.1.2 DDS的基本特点
• 2.2 DDS的FPGA开发环境
• 2.2.1 FPGA硬件开发环境
• 2.2.2 FPGA软件开发环境
• 2.3 本章小结
• 第3章 DDS性能分析及其Matlab仿真
• 3.1 DDS的数学描述
• 3.2 DDS的频谱分析
• 3.2.1 理想情况下DDS的频谱分析
• 3.2.2 非理想情况下DDS的频谱分析
• 3.3 减弱杂散信号对输出信号频谱影响的方法
• 3.3.1 抑制相位截断杂散信号
• 3.3.2 抑制DAC转换误差带来杂散信号
• 3.4 本章小结
• 第4章 多种常用波形的DDS模型建立
• 4.1 任意周期性波形的DDS模型
• 4.2 调制信号的DDS模型
• 4.2.1 模拟调制信号的DDS模型
• 4.2.2 数字调制信号的DDS模型
• 4.3 直接序列扩展频谱系统（DS-SS）的DDS模型
• 4.4 本章小结
• 第5章 DDS多波形信号源的FPGA设计
• 5.1 DDS多波形信号源的FPGA设计流程
• 5.2 DDS多波形信号源的顶层模块设计
• 5.2.1 DDS多波形信号源的初始化模块
• 5.2.2 DDS多波形信号源的加扰模块
• 5.2.3 DDS多波形信号源的累加器模块
• 5.2.4 DDS多波形信号源的串并转换模块
• 5.3 DDS周期性波形的FPGA设计
• 5.3.1 DDS多波形信号源的正弦波模块
• 5.3.2 DDS多波形信号源的三角波模块
• 5.3.3 DDS多波形信号源的锯齿波模块
• 5.3.4 DDS多波形信号源的方波模块
• 5.4 DDS调制波的FPGA设计
• 5.4.1 DDS多波形信号源的AM调制波模块
• 5.4.2 DDS多波形信号源的SSB调制波模块
• 5.4.3 DDS多波形信号源的FM调制波模块
• 5.4.4 DDS多波形信号源的2ASK调制波模块
• 5.4.5 DDS多波形信号源的2FSK调制波模块
• 5.4.6 DDS多波形信号源的2PSK调制波模块
• 5.4.7 DDS多波形信号源的π/4-QDPSK调制波模块
• 5.5 DDS扩频波形的FPGA设计
• 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和取得的科研成果
• 致谢
• 附录