基于DDS的 通用通信信号源设计

设计一个通用通信信号源。 可以产生的信号类型：方波、三角波、正弦波、锯齿波; AM、FM、ASK、FSK、PSK、16QAM、GMSK 基带信号频率范围：0~1MHz可调,可调精度(步长)：10KHz 射频频率范围：0~100MHz可调,可调精度(步长)：1MHz 附源程序 仿真图

摘要

信号发生器是现代测试领域应用最为广泛的通用仪器之一，广泛用于电子电路、自动控制和科学实验等领域。任意波形发生器的出现，为现代电子测量提供了一种全新的解决方案，它除了可以生成常见的标准波形之外，还可以利用微处理器通过波形编辑软件生成系统测试所需的任意波形信号，其性能明显优于传统的信号发生器，可以很好的满足现代电子测量的需要，它代表了信号源的发展方向。任意波形发生器在现代电子测量领域的迅速发展，其关键在于直接数字频率合成(DDS)技术的提出本文从DDS的基本原理出发，系统的阐述了DDS的波形合成理论，通过对其数学综合表达式的推导，在FPGA内实现了FM、AM、2FSK、2ASK、2PSK、16QAM、GMSK等调制功能模块，用数字的方法直接实现了信号的调制输出。

关键词:任意波形发生器;DDS;FPGA:信号调制

第一章 绪论

1.1 直接数字频率合成（DDS）技术的提出

以信号发生器为代表的通用信号源，是电子工程师、生产测试以及教学科研的重要测试设备，广泛应用于通信、雷达、导航、广播电视、遥控遥测等领域。作为一种为电子测试和计量工作电信号的设备，它和示波器，、电压表、频率计等仪器一样，是最普通、最基木，也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有的电参量的测量都要用到信号发生器。随着电子技术的飞速发展，测试对信号发生的要求也越来越高，特别是对信号源的信号精度、频率的调节范围、信号的稳定度以及信号的输出类型都提出了更高的要求，要求信号源不仅可以产生正弦波、三角波、方波等常见的标准波形，还需生成调频、调幅等波形。

而当今高性能的频率源均通过频率合成技术来实现。传统的频率合成器有直接频率合成器和锁相环两种。直接频率合成方法具有频率转换时间短、载频相位噪声性能好等优点，但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。锁相环式频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需频率的信号，抑制杂散分量，并且避免了大量 的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是一个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。除此之外，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率和相位都很难控制。

在频率合成（FS, Frequency Synthesis）领域中，常用的频率合成技术有模拟锁相环、数字锁相环、小数分频锁相环（fractional-N PLL Synthesis）等，直接数字合成(Direct Digital Synthesis－DDS)是近年来新的 FS 技术。单片集成的 DDS 产品是一种可代替锁相环的快速频率合成器件。DDS 是产生高精度、快速变换频率、输出波形失真小的优先选用技术。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，通过高速 D/A 变换器产生所需的数字波形（通常是正弦波形），这个数字波经过一个模拟滤波器后，得到最终的模拟信号波形。DDS 的工作原理是以数控振荡器的方式产生频率、相位可控制的正弦波。电路一般包括基准时钟、频率累加器、相位累加器、幅度／相位转换电路、D／A 转换器和 LPF(Low Phase Filter，低通滤波器)。频率累加器对输入信号进行累加计算，产生频率控制字。相位累加器是典型的反馈电路，由 N 位全加器和 N 位累加寄存器级联而成，对代表频率的二进制码进行累加运算。幅度／相位转换电路实质上是一个波形寄存器，

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