高精度的信號源是各種測試和實驗過程中不可缺少的工具,在通信、雷達、測量、控制、教學等領域應用十分廣泛。傳統的頻率合成方法設計的信號源在功能、精度、成本等方面均存在缺陷和不足,不能滿足電子技術的發展要求,直接數字合成(Direct Digital Synthesis)DDS技術可以提供高性能、高頻高精度的信號源,方便地獲得分辨率高且相位連續的信號,基于FPGA的DDS技術提供了升級方便并且成本低廉的解決方案。
本文對DDS的基本原理和輸出頻譜特性進行理論分析,總結出雜散分布規律。同時以DDS的頻譜分析為基礎,給出了幾種改善雜散的方法。本文結合相關文獻資料采用傅立葉變換的方法對相位截斷時DDS雜散信號的頻譜特性進行了研究,得到了雜散分布的規律性結論,并應用在程序設計程中;DDS技術的實現依賴于高速、高性能的數字器件,本文將FPGA器件和DDS技術相結合,確定了FPGA器件的整體設計方案,詳細說明了各個模塊的功能和設計方法,并對其關鍵部分進行了優化設計,從而實現了波形發生器數字電路部分的功能。軟件部分采用模塊設計方法,十分方便調試。為了得到滿足設計要求的模擬波形,本文還設計了幅度調節、D/A轉換和低通濾波等外圍硬件電路。
實驗結果表明,本文設計的基于DDS技術的多波形信號源基本能夠滿足普通學生實驗室的要求。
頻率合成技術在現代電子技術中具有重要的地位。在通信、雷達和導航等設備中,它可以作為干擾信號發生器;在測試設備中,可作為標準信號源,因此頻率合成器被人們稱為許多電子系統的“心臟”。直接數字頻率合成(DDS——Digital Direct Frequency Synthesis)技術是一種全新的頻率合成方法,是頻率合成技術的一次革命。本文主要分析了DDS的基本原理及其輸出頻譜特點,并采用VHDL語言在FPGA上實現。對于DDS的輸出頻譜,一個較大的缺點是:輸出雜散較大。針對這一缺點本文使用了兩個方法加以解決。首先是壓縮ROM查找表,