基于fpga的直接数字频率合成器的学位论文.doc

河南理工大学毕业设计（论文）说明书49毕业设计论文基于FPGA的直接数字频率合成器的设计摘要在频率合成领域，常用的频率合成技术有直接模拟合成、模拟锁相环、小数分频锁相环等，直接数字频率合成（DirectDigitalFrequencySynthesis，DDFS，简称DDS）是近年来的新的频率合成技术。本文介绍了直接数字频率合成器的基本组成及设计原理，给出了基于FPGA的具体设计方案及编程实现方法。仿真结果表明，该设计简单合理，使用灵活方便，通用性好，可写入各种FPGA芯片，最高可将频率提高100万倍。具有良好的性价比。关键词直接数字频率合成器(DDS)FPGADesignofdirectdigitalfrequencysynthesizerbasedonFPGAAbstractInFrequencydomain,thecommonSynthesistechnologyhasDirectsimulation,phaselockloopsimulation,decimalFrequencyandphaselockloop,DirectDigitalFrequencySynthesis(assomeDDFS,Digital,referredtoasspuriousbio-synthesis)inrecentyearsisthenewFrequencySynthesistechnology.ThestructureandprinciplesofDirectDigitalFrequencySynthesizerisintroduced.AlsoadetaileddesignandthemethodofprogramrealizationbasedonFPGAareintroduced.Theresultofsimulationshowsthatthedesignissimpleandfeasible,convenientandflexible,highuniversality,writeablevariousFPGAchip,thehighestfrequencycanbe100milliontimes.Ratioforqualitytoprice.KeywordsDirectDigitalfrequencySynthesizer(DDS)FPGA前言在频率合成领域，常用的频率合成技术有直接模拟合成、模拟锁相环、小数分频锁相环等，直接数字频率合成（DDS）是近年来的新的频率合成技术。DDS以稳定度高的参考时钟为参考源，通过精密的相位累加器和数字信号处理，再通过高速D/A变换器产生所需的数字波形，这个数字滤波经过一个模拟滤波器后，得到最终的模拟信号波形。DDS是产生高精度、快速频率变换、输出波形失真小的优先选用技术。随着可编程逻辑器件的飞速发展，使用FPGA（Field－ProgrammableGateArray）设计DDS系统成为一种很好的选择，由于FPGA现场可编程，设计复杂或者简单系统完全从实际需要出发，通过重写RAM/ROM数据，可以做到任意波形输出和动态波形输出，这是其他方法所无法比拟的。本章提出了一种基于FPGA的直接数字频率合成设计方法，并利用比例乘法器，将频率分辨率提高到惊人的程度。目录1DDS原理11.1直接模拟（DAS）11.2间接式频率合成（PLL）11.3直接数字频率合成（DDS）22系统设计62.1微控制器接口模块82.2相位累加寄存器82.3双端口RAM83模块设计与实现153.1微控制器接口模块153.1.1分频寄存器（FWORD1-FWORD4)163.1.2控制寄存器（DDSCR)163.1.3数据输入寄存器（DATA）173.2比例乘法器模块313.3相位累加器模块373.4双端口RAM模块39致谢48参考文献49DDS原理顾名思义频率合成技术，就是能从一个高稳定和准确度的标准频率中产生千百万个同一高稳定度和准确度的频率。频率合成技术广泛地应用于通信、导航、雷达、仪器仪表、军事装备等领域、现代的电子系统对频率合成器提出越来越高的要求，主要表现在：转换速度快、频段宽、步进间隔小、杂散小、体积小、重量轻、功耗低等。随着大规模集成电路的发展，频率合成技术日趋完善，目前，主要有以下几种方式。1.1直接模拟（DAS）直接模拟合成技术是通过对标准参考频率进行加、减、乘、除运算而合成一系列相干频率，其换频率速度主要由电路部件响应速度决定，相位噪声指标也还不错。主要技术问题是杂波干扰，由于直接模拟合成引入了大量的混频器、倍频器、分频器，这些非线性的部件使得杂波抑制相当困难、在实际应用中，这种技术的电路结构比较复杂，体积、重量、成本等方面缺点大大限制其应用、1.2间接式频率合成（PLL）间接式频率合成技术重要有鉴频器、