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中波段载波合成及测频技术研究

作　者: 朱小莉
导　师: 汪贵华
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 直接数字频率合成 ARM FPGA 全同步频率测量串行通信
分类号: TN74
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着同步广播技术的发展,使用同源调制技术和频率合成技术制成的同步载波发生器越来越受到重视。直接数字频率合成(简称DDS)技术是当前应用较广泛的频率合成技术。本文主要以直接数字频率合成技术的基本原理为理论基础,对直接数字频率合成的软硬件实现方法进行研究,并完成了一个中波段同步广播的载波信号合成系统的设计。在广泛地研究了直接数字频率合成技术的实现方案及电路设计之后,结合本系统的设计要求,提出了以ARM7系列微控制器为主控制单元,FPGA为测频单元的电路设计方案。该电路设计方案包括DDS模块、滤波放大模块、ARM控制模块、液晶显示模块、FPGA模块以及电源模块等。其中,FPGA模块主要用于实现输出信号的精确测频和外部键盘控制,以及与ARM控制模块之间的串行通信。ARM控制模块主要用于控制DDS合成指定的频率和液晶显示。在进行系统硬件电路设计的同时,开发了系统的软件部分,完成了ARM微处理器控制四路DDS输出指定频率的程序和键盘控制程序的编写。利用vhdl语言,设计了基于全同步频率测量方法的测频程序和基于串行通信的数据传输程序。经调试,实现了键盘控制四路DDS电路产生指定的与GPS同步的中波载波信号,并能实现对该信号滤波放大、测频及显示。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-13
  1.1 课题背景  7-8
  1.2 概述  8-11
    1.2.1 频率合成技术的基本概念  8
    1.2.2 频率数学运算的实现器件  8-9
    1.2.3 频率合成器的主要技术指标  9
    1.2.4 频率合成技术的发展  9-11
  1.3 课题方案论证  11
  1.4 本文研究的主要内容以及各章节具体安排  11-13
2 直接数字频率合成(DDS)技术分析  13-24
  2.1 DDS的基本原理  13-16
    2.1.1 正弦信号的产生与时间抽样定理  13-14
    2.1.2 基本原理  14-16
  2.2 DDS的结构  16-20
    2.2.1 相位累加器  16-18
    2.2.2 正弦查找表(ROM)  18-19
    2.2.3 数模转换器(DAC)  19
    2.2.4 模拟低通滤波器(LPF)  19-20
  2.3 DDS的三种实现方案  20-21
  2.4 DDS的性能及应用领域  21-24
    2.4.1 DDS的性能  21-22
    2.4.2 DDS的应用领域  22-24
3 DDS频率合成系统设计  24-40
  3.1 系统指标设计要求与设计思路  24-25
  3.2 GPS基准源  25-26
  3.3 频率合成模块设计  26-29
    3.3.1 AD9859芯片简介  26-27
    3.3.2 AD9859的硬件电路设计  27-29
  3.4 滤波电路设计  29-30
  3.5 信号放大电路设计  30-31
  3.6 变压器隔离电路设计  31-32
  3.7 ARM(LPC2214)控制模块设计  32-34
  3.8 FPGA逻辑电路设计  34-36
  3.9 显示模块设计  36-38
  3.10 电源模块设计  38-40
4 系统的软件设计及实现  40-55
  4.1 频率合成软件设计  40-44
    4.1.1 AD9859的控制方法  40-42
    4.1.2 AD9859软件设计流程  42-44
  4.2 频率测量软件设计  44-49
    4.2.1 全同步频率测量方法的原理  44-47
    4.2.2 计数器程序设计及仿真  47-48
    4.2.3 除法器vhdl程序设计及仿真  48-49
  4.3 FPGA与ARM的串行通信程序设计  49-51
  4.4 键盘控制部分软件设计  51-55
    4.4.1 FPGA键盘译码程序  51-52
    4.4.2 ARM键盘处理程序  52-55
5 系统调试及结果分析  55-61
  5.1 系统调试  55-57
  5.2 调试结果分析  57-61
6 结束语  61-63
致谢  63-64
参考文献  64-65

中波段载波合成及测频技术研究

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