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DDS频率合成及测频技术研究

作　者: 练泽霖
导　师: 汪贵华
学　校: 南京理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 直接式数字频率合成 ARM 现场可编程门阵列 测频 滤波电路
分类号: TN74
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 436次
引　用: 8次
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内容摘要


随着数字集成电路和微电子技术的发展,直接数字频率合成技术逐渐显示出它的优越性。直接数字频率合成器(DDS)由相位累加器、波形存储器、D/A转换器和低通滤波器构成,具有频率分辨率高、频率转换速度快、频率转换时相位连续、输出相位噪声低和可以产生任意波形等优点。DDS技术已在雷达、通信、电子对抗和仪器仪表等领域得到广泛应用。论文比较了各种频率合成技术的特点,并分析了直接数字频率合成(DDS)的理想输出频谱特性和相关技术指标。本文主要用高性能的ARM微处理器控制AD9859实现DDS指定频率的输出,并且可以对波形进行频率、相位、幅度等调制。论文确定了硬件和软件方案,将系统分为主控模块、频率合成模块、LCD显示模块、滤波模块和通信模块等几大部分,实现了设计的功能要求。其中主控模块使用了ARM芯片LPC2138以及协处理器FPGA控制DDS、LCD和键盘,具有极佳的可操作性。而滤波部分则设计了一个七阶椭圆滤波器滤除了DDS的杂散信号,获得了较好的输出频率特性。使用FPGA进行高分辨率频率测量,实现了输出频率的实时显示。最后,论文通过对实际调试结果的分析,总结出了DDS输入参考频率及内部PLL倍频系数的改变对输出波形的影响,对项目的后续研究提供了宝贵的经验。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-14
  1.1 课题背景  7-8
  1.2 频率合成技术概述  8-10
  1.3 频率合成技术的发展与展望  10-12
  1.4 直接数字频率合成的分类及其应用  12
  1.5 本文主要研究的内容及安排  12-14
2 直接数字频率合成(DDS)技术  14-24
  2.1 DDS的基本工作原理  14-16
  2.2 DDS的结构  16-20
    2.2.1 相位累加器  16-17
    2.2.2 查询表ROM  17-20
    2.2.3 数模转换器DAC  20
  2.3 直接数字频率合成技术(DDS)的性能指标  20-22
  2.4 DDS的理想输出频谱  22-24
3 系统的硬件电路设计及实现  24-49
  3.1 系统硬件总体设计要求及方案  24-26
  3.2 主控模块设计  26-32
    3.2.1 嵌入式ARM系统概述  26-27
    3.2.2 ARM7处理器LPC2138特点及应用  27-29
    3.2.3 LPC2138相关电路设计  29-31
    3.2.4 FPGA介绍及相关电路设计  31-32
  3.3 频率合成模块设计  32-39
    3.3.1 AD9859芯片及工作原理介绍  33-35
    3.3.2 AD9859的串口通信  35-38
    3.3.3 AD9859相关电路设计  38-39
  3.4 电源模块设计  39-40
  3.5 LCD模块设计  40-43
    3.5.1 点阵式LCD的显示方式和数据格式  40-41
    3.5.2 液晶显示模组设计  41-43
  3.6 滤波模块设计  43-49
    3.6.1 通用滤波器介绍  43-45
    3.6.2 七阶椭圆低通滤波器设计  45-49
4 系统的软件设计及实现  49-56
  4.1 FPGA测频的系统架构  49
  4.2 测频原理及误差分析  49-51
  4.3 FPGA寄存器配置  51-52
  4.4 QuartusII软件设计流程  52-53
  4.5 VHDL程序设计及仿真  53-56
5 系统调试及结果分析  56-60
  5.1 系统硬件及软件调试  56-57
  5.2 调试结果分析  57-58
  5.3 本章小结  58-60
6 结束语  60-62
致谢  62-63
参考文献  63-64

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 基本电子电路 > 频率合成技术、频率合成器
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