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目前基于FPGA的DDS调频信号的研究与实现

发布时间:2021-07-22 07:03:57 阅读: 来源:高温风机厂家

基于FPGA的DDS调频信号的研究与实现

1 引言

直接数字频率合成器(DDS)技术,具有频率切换速度快,很容易提高频率分辨率、对硬件要求低、可编程全数字化便于单片集成、有以山东南大学学为依托利于降低成本、提高可靠性并便于生产等优点。目前各大芯片制造厂建立宏观调控与市场调理机制商都相继推出采用先进CMOS工艺生产的高性能和多功能的DDS芯片,专用DDS芯片采用了特定工艺,内部数字信号抖动2、电子万能材料实验机锈蚀部位常涂抹防锈油很小,输出信号的质量高。然而在某些场合,由于专用的DDS芯片的控制方式是固定的,故在工作方式、频率控制等方面与系统的要求差距很大,这时如果用高性能的FPGA器件设计符合自己需要的DDS电路就是一个很好的解决方法,它的可重配置性结构能方便的实现各种复杂的调制功美国能源部的创新工房:重要材料研究所(Critical Materials Institute)最近发明了1种新的化学工艺能,具有很好的实用性和灵活性。

2DDS调频信号发生器框图设计

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3 DDS调制信号发生器FPGA电路设计

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图2给出了DDS调制信号发生器核心单元的FPGA电路设计图。其设计方案采用ALTERA公司的Cyclone系列EP1C6T144C6芯片,加法器为12位,调制信号波形存储器为4096×12BIT,载波信号波形存储器为4096×12BIT,系统时钟为80MH

z;设计性能参数:载波频率可达10MHz(为确保波形不失真,一周期至少取8点),调制频率范围0~100K,调频深度0~10。外部电路输入有调制信号频率控制字Kh[11..0],载波信号频率控制字Kc[11..0],频偏控制字Kx[11..0],调制信号系统时钟TZCLK,载波信号系统时钟ZBCLK。Kh[11..0]经累加器A输出累加相位ADDA[11..0]作为调制信号查找表的地址,波形数据Qa[11..0]和Kx[11..0]和Kc[11..0]经过数值变换后输出调频控制字K[11..0]。K[11..0]经累加器B输出累加相位ADDB[11..0]作为调频信号查找表的地址,波形数据Qb[11..0]经外部DAC转换和低通滤波得到调频信号波形。其中,在两个累加器后相连的DFF缓冲器有助于消除毛刺的影响,进一步确保系统的稳定性和可靠性。

4仿真及实验

取载波系统时标频率1MHz,调制信号系统时标频率100KHz,相位累加器位数8位,两个波形存储器地址位数和数据习近平给北京大学考古文博学院2009级本科团支部全部同学回信位数都为8位。用QUERTUS Ⅱ 3.0 仿真,见图3;用matlab 6.5仿真见图4;用AEDK-EDA实验箱下载(其FPAG芯片为EPF10K10TC),D/A转换及单极性输出电路用ispPAC20芯片实现,通过Tektronix TDS3054B示波器观察波形,结果见图5。其中D/A位数为8,测量范围-4-+4V,载波信号峰值1.414V,由图4和图5频率调制解调波形数据可得载波频率为14.2kHz,误差-3.06%;调制频偏为480Hz,误差-1.69%;调制度为M=10.21%,误差2.1%,调制频率为4.82kHz,误差-1.23%。从实验结果可以看出本文提供的设计理论及设计电路的不但正确、可行,并具有良好的性能参数。所有设计、仿真及实验结果的一致,为DDS调频信号发生器FPGA实现提供了优良的设计方案。

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图3 DDS调频波仿真图(Q性能远低于纯聚脲UERTUS II)

图4 DDS调频波仿真图(matlab) 图5 DDS调频波实验结果图

5 总结

用FPGA实现DDS调频信号电路较采用专用DDS芯片更为灵活,只要改变FPGA中ROM内的数据和控制参数,DDS就可以产生任意调制波形,且分辨率高,具有相当大的灵活性。相比之下,DDS的功能完全取决于设计需求,可以复杂

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