同步技術(shù)仿真作業(yè)基于dds原理的頻率信號(hào)產(chǎn)生-同步實(shí)驗(yàn)(已修改)
2024-12-02 22:40 本頁(yè)面
【正文】 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 基于 DDS 原理的頻率信號(hào)產(chǎn)生 一、實(shí)驗(yàn)原理 1. DDS 原理 DDS 技術(shù)一般都是以數(shù)字控制振蕩器 NCO（ Numerically Controlled Oscillator）為核心，來產(chǎn)生頻率可調(diào)的 sin 正弦波的波形的數(shù)字量表示的幅值。這些數(shù)字量表示的波形幅值再通過一個(gè) DAC（ DigitalAnalog Converter），得到正弦波的模擬量波形。它是在時(shí)域中進(jìn)行頻率合成，從而能夠?qū)敵鲱l率進(jìn)行快速而且精確的控制，并且這種控制全部都是數(shù)字控制，因此可以提供非常高的頻率精度。該 DDS 系統(tǒng)的核心是相位累加 器，它由一個(gè)加法器和一個(gè)位相位寄存器組成，每來一個(gè)時(shí)鐘，相位寄存器以步長(zhǎng)增加，相位寄存器的輸出與相位控制字相加，然后輸入到正弦查詢表地址上。正弦查詢表包含一個(gè)周期正弦波的數(shù)字幅度信息，每個(gè)地址對(duì)應(yīng)正弦波中 0~360o 范圍的一個(gè)相位點(diǎn)。查詢表把輸入的地址相位信息映射成正弦波幅度的數(shù)字量信號(hào)，驅(qū)動(dòng) DAC，輸出模擬量。相位寄存器每經(jīng)過 2N/M 個(gè) fc 時(shí)鐘后回到初始狀態(tài)，相應(yīng)地正弦查詢表經(jīng)過一個(gè)循環(huán)回到初始位置，整個(gè) DDS 系統(tǒng)輸出一個(gè)正弦波。輸出正弦波周期為 MTT Nco /2? ，頻率 f =M /2Nout cf? 。 本實(shí)驗(yàn)是使用 matlab 程序?qū)τ杏布?shí)現(xiàn)信號(hào)產(chǎn)生的過程進(jìn)行模擬仿真。具體的實(shí)現(xiàn)原理與方法作如下的闡釋。 基于 DDS 原理的頻率信號(hào)產(chǎn)生方法可以靈活的設(shè)定頻譜分辨率且無需消耗大量的存儲(chǔ)空間。 DDS 的字長(zhǎng)決定了正弦 /余弦基準(zhǔn)信號(hào)樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)和所產(chǎn)生頻率信號(hào)的量化精度。最小頻率間隔決定了 DDS 所能產(chǎn)生信號(hào)的最小頻率。 DDS所產(chǎn)生信號(hào)的頻率為最小頻率間隔的整數(shù)倍。 本實(shí)驗(yàn)基于 DDS 正、余弦 信號(hào)的產(chǎn)生的工作過程為：將存于數(shù)表中的數(shù)字波形 ,經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器 D/A,形成模擬量波形。下面方法可以改變輸出信號(hào)的頻率：頻率信號(hào)字長(zhǎng)決定了基準(zhǔn)頻率信號(hào)樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)。產(chǎn)生 NperiodN 2? 個(gè)樣點(diǎn)表示一個(gè)周期正弦信號(hào)，并用 N 比特量化。由累加器對(duì)相位增量進(jìn)行累加，最后累加器的值作為查表地址 ? ?nA selsin_ 。 DDS 即采用此法。最后算出來的地址信號(hào)來進(jìn)行尋址從而獲得時(shí)域上的信號(hào)的樣點(diǎn)，并且由此產(chǎn)生了最后的輸出信 號(hào)。下面將具體的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行闡述： DDS 的字長(zhǎng)決定了正弦 /余弦基準(zhǔn)信號(hào)樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)和所產(chǎn)生頻率信號(hào)的量化精度。 最小頻率間隔決定了 DDS 所能產(chǎn)生信號(hào)的最小頻率。 DDS 所產(chǎn)生信號(hào)的頻率為最小頻率間隔的整數(shù)倍。 2. 基于 DDS 原理的頻率信號(hào)產(chǎn)生方法 基于 DDS原理的頻率信號(hào)產(chǎn)生方法可以靈活的設(shè)定頻譜分辨率且無需消耗大量的存儲(chǔ)空間。具體方法描述如下。 . 參數(shù)定義 頻率信號(hào)字長(zhǎng) N ：表示頻率信號(hào)樣點(diǎn)的字長(zhǎng)； 采樣頻率 sf ： DDS 內(nèi)部采樣頻 率（輸出頻率信號(hào)的采樣頻率）； 初始相位 0? ：輸出信號(hào)的初始相位； 最小頻率間隔 f? ： DDS 輸出信號(hào)的最小頻率間隔； 輸出頻率信號(hào)樣點(diǎn)個(gè)數(shù) sigN ； . 方法描述 A． 產(chǎn)生基準(zhǔn)頻率信號(hào) 頻率信號(hào)字長(zhǎng)決定了基準(zhǔn)頻率信號(hào)樣點(diǎn)的個(gè)數(shù)（也同時(shí)決定了所需存儲(chǔ)空間的大?。?。產(chǎn)生 NperiodN 2? 個(gè)樣點(diǎn)表示一個(gè)周期正弦信號(hào)，并用 N 比特量化 。 ? ? 1,1,0,122s i ni n t 1 ??????????? ?????????? ? p e r i o dNp e r i o dr o o tNnN nnS ?? (1) )int(z 為不大于 z 的最大整數(shù)。 所產(chǎn)生的各種頻率信號(hào)由根據(jù)輸出信號(hào)地址選取相應(yīng)基準(zhǔn)頻率信號(hào)樣點(diǎn)所組成。 B． 產(chǎn)生輸出信號(hào)地址 設(shè)輸出信號(hào)絕對(duì)地址為 A ， selAsin_ 為正弦基準(zhǔn)頻率信號(hào)選擇地址， baseA 為基地址。以產(chǎn)生初始相位為 0 的正弦信號(hào)為例，說明輸 出信號(hào)地址的產(chǎn)生過程。 設(shè)需產(chǎn)生的信號(hào)頻率為 f ，要求的頻譜分辨率為 f? 。則相關(guān)參數(shù)的選擇如下： ? ? 1m ax s in _ ?? p erio dsel NA ； ? ? ffA s ??max （ f? 的取值應(yīng)保證 ffs ? 的值為整數(shù)）； ? ? ? ?pe riodbas e N AA m axm ax ? ； 輸出信號(hào)相鄰樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)地址的地址增量： ??????? ffA ?? int； 在上述參數(shù)設(shè)定下，輸出信號(hào)地址設(shè)定為： ? ? ? ?? ?m o d , m ax , 0 , 1 , 2 , , 1sigA n n A A n N? ? ? ? ? (2
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