直接數(shù)字頻率合成器開(kāi)題報(bào)告

右g標(biāo)空天號(hào)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告題目基于FPGA的直接數(shù)字頻率合成 專業(yè)名稱 通信工程班級(jí)學(xué)號(hào) 09042138學(xué)生姓名 周忠指導(dǎo)教師 劉敏 填表日期2013年—二月—8_日一、選題的依據(jù)及意義：直接數(shù)字頻率合成器（DirectDigitalFrequencySynthesizer）是一種基于全數(shù)字技術(shù)，從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種頻率合成技術(shù)。其電路系統(tǒng)具有較高的頻率分辨率，可以實(shí)現(xiàn)快速的頻率切換（<20ns）,頻率分辨率高（0.01HZ）,頻率穩(wěn)定度高，輸出信號(hào)的頻率和相位可以快速程控切換，輸出相位可連續(xù)，可編程以及靈活性大等優(yōu)點(diǎn)。DDS技術(shù)很容易實(shí)現(xiàn)頻率、相位和幅度的數(shù)控調(diào)制，廣泛用于接收本振、信號(hào)發(fā)生器、儀器、通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)等，尤其適合調(diào)頻無(wú)線通信系統(tǒng)本課題使用可編程器件實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成設(shè)計(jì)，它比傳統(tǒng)的數(shù)字頻率合成方式有著顯著的優(yōu)越性，與傳統(tǒng)的頻率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用在電信與電子儀器領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備全數(shù)字化的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。二、國(guó)內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢(shì)（含文獻(xiàn)綜述）：直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)是第三代頻率合成技術(shù)。20世紀(jì)70年代以來(lái)，隨著數(shù)字集成電路和電子技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了一種新的合成方法——直接數(shù)字頻率合成。它從相位的概念出發(fā)進(jìn)行頻率合成，采用了數(shù)字采樣存儲(chǔ)技術(shù)，具有精確的相位，頻率分辨率，快速的轉(zhuǎn)換時(shí)間等突出優(yōu)點(diǎn)，是頻率合成技術(shù)的新一代技術(shù)。直接數(shù)字頻率合成作為新一代數(shù)字頻率技術(shù)發(fā)展迅速，并顯示了很大的優(yōu)越性，已經(jīng)在軍事和民用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，例如在雷達(dá)（捷變頻雷達(dá)、有源相控雷達(dá)、低截獲概率雷達(dá)）、通信（跳頻通信、擴(kuò)頻通信）、電子對(duì)抗（干擾和反干擾）、儀器和儀表（各種合成信號(hào)源）、任意波形發(fā)生器、產(chǎn)品測(cè)試、沖擊和振動(dòng)、醫(yī)學(xué)等方面的應(yīng)用。DDS技術(shù)作為一項(xiàng)具有廣泛前景和生命力的頻率合成技術(shù)，越來(lái)越受到人們的重視。隨著微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，國(guó)外一些大公司Qualcomm、ADI等競(jìng)相推出DDS芯片，來(lái)滿足設(shè)計(jì)人員的要求。許多性能優(yōu)良的DDS產(chǎn)品不斷的推向市場(chǎng)。Qualcomm公司推出了DDS系列Q2220Q2230等其中Q2368的時(shí)鐘頻率130MHz分辨率0.03Hz雜散76dBe變頻時(shí)間0.1sQ2230時(shí)鐘頻率85MHz頻率問(wèn)隔0.02Hz頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間0.1sSciteq公司推出了系列化DDS產(chǎn)品其中ADS431時(shí)鐘頻率1.6GHz可正交輸出分辨率1Hz雜散45dBe變頻時(shí)間30ns美國(guó)Stanford公司的STEL-2171,GaAs電路時(shí)鐘1GHz轉(zhuǎn)換時(shí)間0.25s美國(guó)AnalogDevice公司也相繼推出了他們的DDS系列AD9850AD9851可以實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻的AD9852兩路正交輸出的AD9854以及以DDS為核心的QPSK調(diào)制器AD9853數(shù)字上變頻器AD9856和AD9857AD公司的DDS產(chǎn)品全部?jī)?nèi)置了D/A變換器稱為Complete-DDS,其中AD9854時(shí)鐘頻率300MHz近端雜散抑制優(yōu)于80dBe遠(yuǎn)端優(yōu)于48dBe相位噪聲148dBc/Hz在10kHz頻率跳變速度130ns頻率分辨率1Hz是目前市場(chǎng)上性能價(jià)格比較高的DDS器件之一。國(guó)內(nèi)惲小華教授采用超高速的累加器存儲(chǔ)器 DAC等研究的DDS頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間達(dá) 0.1s。三、研究?jī)?nèi)容及實(shí)驗(yàn)方案：.研究?jī)?nèi)容：DDS是繼直接頻率合成技術(shù)和鎖相環(huán)式頻率合成技術(shù)之后的第三代頻率合成技術(shù)。它的工作原理是基于相位與幅度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過(guò)改變頻率控制字 （K）來(lái)改變相位累加器（位數(shù)為N）的相位累加速度，然后在固定時(shí)鐘的控制下取樣，取樣得到的相位值（取相位累加器的高M(jìn)位）通過(guò)相位幅度轉(zhuǎn)換得到與相位值對(duì)應(yīng)的幅度序列，幅度序列通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換及低通濾波得到正弦波輸出。圖1為DDS的基本結(jié)構(gòu)，圖2位DDSJ號(hào)波程示意圖。域率調(diào)協(xié)字輸入系藐控制電囂墓準(zhǔn)時(shí)鐘頻密控制字輛入寄存器纂運(yùn)苴電需購(gòu)位累加理，相位/幅度轉(zhuǎn)換電相低位里加器進(jìn)位信號(hào)-■高位累3嘴r-uuM算術(shù)運(yùn)篁電造輸出拄制工域率調(diào)協(xié)字輸入系藐控制電囂墓準(zhǔn)時(shí)鐘頻密控制字輛入寄存器纂運(yùn)苴電需購(gòu)位累加理，相位/幅度轉(zhuǎn)換電相低位里加器進(jìn)位信號(hào)-■高位累3嘴r-uuM算術(shù)運(yùn)篁電造輸出拄制工相位控制序圖1DDS基本結(jié)構(gòu)圖1DDS基本結(jié)構(gòu)圖2DDS信號(hào)波程示意圖.實(shí)驗(yàn)方案：以電子實(shí)驗(yàn)中心的自制FPGA開(kāi)發(fā)板為基礎(chǔ)，結(jié)合自制的高速D/AC模塊和濾波器模塊，以ISE軟件為開(kāi)發(fā)工具，以Verilog語(yǔ)言為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)。在達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的前提下，盡可能精簡(jiǎn)設(shè)計(jì)方案、電路結(jié)構(gòu)，降低成本。DA/C模塊計(jì)劃采用美國(guó)TI公司的DA/C902芯片,該芯片是12bit,165Msps的高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器，并行數(shù)據(jù)控制口，互補(bǔ)電流輸出，噪聲小，完全能夠滿足輸出頻率上限10M的技術(shù)要求。濾波器模塊計(jì)劃采用三階巴特沃斯低通濾波器， 巴特沃斯濾波器相對(duì)切比雪夫和橢圓濾波器具有通頻帶內(nèi)頻率響應(yīng)曲線最大限度平坦沒(méi)有起 伏的特點(diǎn)，而且3階巴特沃斯濾波器在阻帶內(nèi)的衰減也較快，因此很適合做 DA/C904的后置濾波器。四、目標(biāo)、主要特色及工作進(jìn)度：目標(biāo)：通過(guò)設(shè)計(jì)直接數(shù)字頻率合成，設(shè)計(jì)相關(guān)電路對(duì)各種標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)源的合成，得到自己想要的頻率。主要特色：本設(shè)計(jì)是軟件硬件結(jié)合的一項(xiàng)畢業(yè)設(shè)計(jì)，既可以體現(xiàn)學(xué)生對(duì)頻率合成技術(shù)的掌握又可以提高學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能了，并創(chuàng)造性的將本科畢業(yè)設(shè)計(jì)與學(xué)校的教學(xué)實(shí)踐相結(jié)合，既鍛煉了自己的科學(xué)研究能力又為學(xué)校的實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了素材。工作進(jìn)度：第01?03周：資料查找、方案論證、英文資料翻譯、開(kāi)題報(bào)告撰寫；第04?11周：電路原理設(shè)計(jì)，線路板制作安裝；編寫程序、仿真測(cè)試、程序下載；第12?15周：軟硬件聯(lián)調(diào)，實(shí)驗(yàn)測(cè)試；第16?18周：畢業(yè)論文撰寫，答辯。五、參考文獻(xiàn)：.LucaCallegaro,GianlucaGalzerano,CesareSvelto.Precisionimpedancemeasurementsbythethree-voltagemethodwithanovelhigh-stabilitymultiphaseDDSgenerator[J].IEEET.InstrumentationandMeasurement,Vol.52,2003,1195-1199.Seifert,Jason.Synthesizer/ConverterBringsDDSBenefitsTo40GHz.[J].Microwaves&RF,2008,47(1).陳冬鶴，張輝，趙鶴群，王鵬.基于DDSJ術(shù)的雙路全控彳S號(hào)發(fā)生器設(shè)