基于FPGA的DDS信号发生器的研究毕业论文

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1、第第 1 章章 绪绪 论论 1.1 课题背景 频率检测是电子测量领域的最基本也是最重要的测量之一， 频率信号抗干扰 强，易于传输，可以获得较高的测量精度，所以频率方法的研究越来越受到重视 1。在频率合成领域中,直接数字合成(Direct Digital Synthesizer，简称：DDS)是 近年来新的技术, 它从相位的角度出发直接合成所需波形。 它是由美国人 J.Tierncy 首先提出来的,是一种以数字信号处理理论为基础,从相位概念出发直接 合成所需波形的一种新的全数字技术的频率合成方法2。其主要优点有：频率改 变速度快、频率分辨率高、输出相位连续、可编程、全数字化便于集成等，目前 使用

2、最广泛的一种DDS频率合成方式是利用高速存储器将正弦波的M个样品存 在其中，然后以查找的方式按均匀的速率把这些样品输入到高速数模转换器，变 成所设定频率的正弦波信号3。近 30 年来，随着超大规模集成、现场可编程门 阵列(Field Programmable Gate Array，简称：FPGA)、复杂可编程器件(Complex programmable Logic Device，简称：CPLD)等技术的出现以及对 DDS 理论上的进 一步探讨，使得 DDS 技术得到了飞速的发展。它已广泛应用于通讯、雷达、遥 控测试、电子对抗、以及现代化的仪器仪表工业等许多领域。DDS 的数字部分， 即相位累

3、加器和查表，被称为数控振荡器（NCO）4。 波形发生器即通常所说的信号发生器是一种常用的信号源，和示波器、电压 表、频率计等仪器一样是最普遍、最基本也是应用最广泛的的电子仪器之一，几 乎所有电参量的测量都要用到波形发生器。不论是在生产还是在科研与教学上， 波形发生器都是电子工程师信号仿真试验的最佳工具。 随着现代电子技术的飞速 发展，现代电子测量工作对波形发生器的性能提出了更高的要求，不仅要求能产 生正弦波、方波等标准波形，还能根据需要产生任意波形，且操作方便，输出波 形质量好，输出频率范围宽，输出频率稳定度、准确度及分辨率高，频率转换速 度快且频率转换时输出波形相位连续等。而传统波形发生器采

4、用专用芯片，成本 高，控制方式不灵活，已经越来越不能满足现代电子测量的需要，正逐步退出历 史舞台。可见，为适应现代电子技术的不断发展和市场要求，研究制作高性能的 任意波形发生器十分有必要，而且意义重大。 1.2 国内外波形发生器发展现状 1.2.1 波形发生器的发展现状 在 70 年代前，信号发生器主要有两类：正弦波和脉冲波。这个时期的波形 发生器多采用模拟电子技术，而且模拟器件构成的电路存在着尺寸大、价格贵、 功耗大等缺点，并且要产生较为复杂的信号波形，则电路结构非常复杂。在 70 年代后，微处理器的出现，可以利用处理器、A/D 和 D/A，硬件和软件使波形发 生器的功能扩大，产生更加复杂的波形。这时期的波形发生器多以软件为主，实 质是采用微处理器对 DAC 的程序控制，就可以得到各种简单的波形。 90 年代末，出现几种真正高性能、高价格的波形发生器、但是 HP 公司推出 了型号为 HP770S 的信号模拟装置系统，它由 HP8770A 任意波形数字化和 HP1776A 波形发生软件组成。HP8770A 实际上也只能产生 8 种波形，而且价格 昂贵。 到了二十一世纪，