【正文】 ................................................................11 信號發(fā)生器的組成..................................................................................12 DDS的原理分析.............................................................................................13 DDS的時域分析.............................................................................................15 DDS的頻譜分析.............................................................................................17 DDS的雜散分析與消除技術(shù)......................................................................20 DDS的雜散分析........................................................................................20 DDS的雜散消除技術(shù)...............................................................................243 基于DDS的可掃頻移相信號發(fā)生器設(shè)計............................................26 正弦波信號發(fā)生器的設(shè)計.........................................................................26........................................................................................26 正弦信號數(shù)據(jù)ROM宏功能塊................................................................27 嵌入式PLL的設(shè)計.......................................................................................29 加法器的設(shè)計.................................................................................................29 寄存器的設(shè)計.................................................................................................30 濾波器的設(shè)計.................................................................................................31 DDS系統(tǒng)的整體功能仿真............................................................................344 該信號發(fā)生器在數(shù)字調(diào)制系統(tǒng)中的應(yīng)用............................................37 M序列發(fā)生器..................................................................................................37 2ASK、2DPSK等調(diào)制系統(tǒng)綜合仿真........................................................405 結(jié)束語..................................................................................................................486 附錄.......................................................................................................................497 參考文獻(xiàn).............................................................................................................57外文資料...................................................................................................................59中文翻譯...................................................................................................................63致謝............................................................................................................................681 緒論 頻率合成技術(shù)頻率合成技術(shù)起源于二十世紀(jì)三十年代，至今已有近七十年的歷史。1. 輸出頻率范圍頻率范圍是指頻率合成器輸出最低頻率和輸出最高頻率之間的變化范圍，它包含中心頻率和帶寬兩個方面的含義。 直接頻率合成法直接頻率合成法是最先出現(xiàn)的的一種頻率合成方法，它利用混頻器、分頻器和帶通濾波器來完成對頻率的四則運算。 比較穩(wěn)定可靠，能做到任意小的頻率增量，波段轉(zhuǎn)換速度快。這是由于帶通濾波器無法將混頻器產(chǎn)生的無用頻率分量濾凈所造成的。10輸出3MHz濾波濾波濾波濾波3MHz3MHzDCBA混頻混頻混頻混頻開關(guān)開關(guān)開關(guān)開關(guān)開關(guān)位置由諧波發(fā)生器送來的頻率圖 相干式直接合成器舉例第二混頻器帶通濾 波第一混頻器石英晶體 振蕩器可變振蕩器圖 頻率漂移抵償法原理方框圖 間接頻率合成法間接頻率合成法又稱鎖相環(huán)路頻率合成法，它是目前應(yīng)用最廣泛的頻率合成方法，鎖相頻率合成的基本方框圖如圖 圖 鎖相環(huán)頻率合成的基本方框圖當(dāng)鎖相環(huán)鎖定后，相位檢波器(PD)兩端的頻率是相同的，即 （1 1）其中fd 是壓控振蕩器(VCO)輸出頻率fo 經(jīng)過N次分頻后得到的，即 （1 2）所以輸出頻率fo為fr的整數(shù)倍，即 fo = Nfr (1 3)這樣，環(huán)中帶有可變分頻器的PLL就提供了一種從單個參考頻率獲得大量頻率的方法。這是一種純數(shù)字化的方案。在某些特殊應(yīng)用場合，例如要求極高的工作頻率、非常高的頻率分辨率或者快速的頻率轉(zhuǎn)換性能等，PLL合成器難以實現(xiàn)這些性能時，可采用另外兩種合成方法，或者將這兩種合成方法綜合使用，構(gòu)成混合式的頻率合成器。(3)頻率切換時相位連續(xù)，可以輸出寬帶正交信號。由于DDS的特點以及一些公司不斷推出的DDS芯片和產(chǎn)品，DDS技術(shù)被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、電子對抗和儀器儀表等領(lǐng)域。還有一種波形分析法，它根據(jù)DDS中相位累加器的周期性以及實際DDS的結(jié)構(gòu)，得到DDS輸出波形的數(shù)學(xué)描述，然后對得到的波形進(jìn)行Fourier級數(shù)分析。還有Taylor級數(shù)近似算法，Taylor級數(shù)近似是對正弦函數(shù)在某一點進(jìn)行Taylor級數(shù)展開，取其前三項分別賦予不同的權(quán)值后存于三個ROM中，最后由運算電路進(jìn)行合成，這種方法可得到64:1的壓縮比。我國對DDS的研究剛剛起步，存在大量的艱巨工作要做，如精確分析DDS的雜散頻譜特性，研究DDS雜散功率降低方法以及擴(kuò)展DDS的輸出帶寬，以發(fā)揮其頻率分辨率高、頻率切換快、相位噪聲低和全數(shù)字化等優(yōu)點，使DDS技術(shù)在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。頻率合成器具有很大的市場。按頻率覆蓋范圍分為低頻信號發(fā)生器、高頻信號發(fā)生器和微波信號發(fā)生器；按輸出電平可調(diào)節(jié)范圍和穩(wěn)定度分為簡易信號發(fā)生器（即信號源）、標(biāo)準(zhǔn)信號發(fā)生器（輸出功率能準(zhǔn)確地衰減到100分貝毫瓦以下）和功率信號發(fā)生器（輸出功率達(dá)數(shù)十毫瓦以上）；按頻率改變的方式分為調(diào)諧式信號發(fā)生器、掃頻式信號發(fā)生器、程控式信號發(fā)生器和頻率合成式信號發(fā)生器等。微波信號發(fā)生器：從分米波直到毫米波波段的信號發(fā)生器。高穩(wěn)定度和高分辨力的頻率合成器，配上多種調(diào)制功能（調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相），加上放大、穩(wěn)幅和衰減等電路，便構(gòu)成一種新型的高性能、可程控的合成式信號發(fā)生器，還可作為鎖相式掃頻發(fā)生器。通常在外加觸發(fā)信號之后首先輸出一個前置觸發(fā)脈沖，以便提前觸發(fā)示波器等觀測儀器，然后再經(jīng)過一段可調(diào)節(jié)的延遲時間才輸出主信號脈沖，其寬度可以調(diào)節(jié)。只要所取的測量時間等于這種編碼信號周期的整數(shù)倍，便不會引入統(tǒng)計性誤差。輸出正弦序列的周期是由讀取數(shù)據(jù)的時鐘頻率決定的。如果用晶體振蕩器作為時鐘，可以得到穩(wěn)定度極高的時鐘，但又不能滿足頻率可變的要求。同步寄存器相位字N位N位正弦數(shù)據(jù)ROM同步寄存器MMD/AN頻率字寄存器相位調(diào)制器CLK系統(tǒng)時鐘相位累加器 采用了相位累加器的直接數(shù)字合成系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖相位累加器的作用是在讀取數(shù)字相位圓周上各點時可以每間隔M個點讀取一個數(shù)值， 的頻率字。相位累加器在系統(tǒng)時鐘作用下，進(jìn)行線性相位累加，當(dāng)相位累加器加滿時就會產(chǎn)生溢出，這樣就完成了一次循環(huán)，輸出了一個周期波形。.（2）從離散量化的相位序列產(chǎn)生對應(yīng)的正弦信號的離散幅度序列,這個過程可由對波形ROM 的尋址來完成,不變量P被稱為頻率控制字。為了取得主頻，必須在D/A輸出端加上截止頻率為的低通濾波器。最后，DAC的有限分辨率以及非線性也會引起誤差。經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后變成階梯波，周期為T，則有T=,在一個周期內(nèi)可表示成： （2 45）設(shè) 的傅立葉級數(shù)展開式為，其中，計算得：， （2 46）根據(jù)DFT的知識，我們可令 （2 47）顯然可發(fā)現(xiàn)，為對的DFT變換結(jié)果。在DDS中相位累加器尋址波形ROM 后，波形ROM 輸出的幅度序列相當(dāng)于是以為采樣頻率，對頻率為的正弦波采樣的結(jié)果。又因為DDS是采樣系統(tǒng)，雜波分量遵循奈奎斯特(Nyquist)采樣定理，所以這些諧波會以時鐘頻率為周期進(jìn)行搬移，即雜波分量出現(xiàn)在參考頻率與輸出頻率組合處，即是。對于具有對稱性波形一種簡單有效的方法是利用其對稱性，如正弦波，三角波等來壓縮有效數(shù)據(jù)。3. 采用延時疊加[24]D/A正弦數(shù)據(jù)ROMD/A延時D/A時鐘CLK 延時疊加法的DDS實現(xiàn)方案。它用兩個完全相同的D/A相減，將反向的信號疊加，而將同相的干擾相抵消，很容易改善輸出波形。\nDEPTH = 1024。 fprintf(fp,\n)。CONTENT BEGIN 0: 512。 8: 537。 16: 562。 1021: 502。同樣利用Quartus II的Mega Wizard PlugIn Manager定制片內(nèi)PLL模塊。END ADDER10B。use 。) AND (CLK039。目前，以插入衰減理論為基礎(chǔ)的濾波器設(shè)計方法采用有理函數(shù)對理想衰減特性進(jìn)行逼近，常用的濾波器有巴特沃斯、契比雪夫和橢圓函數(shù)濾波器等。借助分析工具分析圖中的濾波器的幅頻特性可知， dB左右，由此可見采用橢圓濾波器幅值衰減在過渡區(qū)內(nèi)具有快速的衰減速率。 %Rp為通帶波紋（dB）；Rs=80。 %返回長度為n+1的濾波器系數(shù)行向量b和a,低通濾波[b,a]=ellip(n,Rp,Rs,Wn)。 DDS_PSG例化元件符號注：DDS_PSG中的SELECT_2是二選一多路選擇器，輸入的SCAN信號控制。在CDMA蜂窩系統(tǒng)中，使用了兩種m序列：一種是短碼m序列（n=15）。特別是在碼分多址通信系統(tǒng)中，碼序列的過大的自相關(guān)旁瓣和互相關(guān)峰值會使碼捕獲的虛警概率增加。注意，不管哪種結(jié)構(gòu)都需有全“0”起動電路，否則由于某種原因（如啟動）發(fā)生器可能死在全“0”狀態(tài)。程序見附錄。其中，DP_CO。PSK分為CPSK（絕對調(diào)相）和DPSK（相對調(diào)相）。本設(shè)計所做的是MSRG模式，n=5的m序列發(fā)生器M_GENERATOR的設(shè)計程序見附錄，仿真波形如圖4.,5： M_GENERATOR的例化元件符號 M_GENERATOR的RTL電路圖 M_GENERATOR的仿真波形已知的初始狀態(tài)是00001，輸出序