本文關(guān)鍵詞： 直接數(shù)字頻率合成 CORDIC算法 數(shù)字鎖相放大器 FPGA　出處：《東北大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著數(shù)字電路和微電子技術(shù)的發(fā)展,信號發(fā)生器在雷達(dá)、通信、導(dǎo)航、電子對抗和儀器儀表等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。人們實際應(yīng)用中在分辨率、頻譜純度、頻率范圍等方面對信號發(fā)生器的要求越來越高,基于直接數(shù)字頻率合成(Direct Digital Synthesis,簡稱DDS)的高精度信號發(fā)生器解決了以往采用的頻率合成方法設(shè)計的信號發(fā)生器在技術(shù)上存在諸多問題,因此被很多人稱為電子系統(tǒng)的"心臟"。本文采用EDA(Electronic Design Automation)技術(shù)設(shè)計了 DDS信號發(fā)生器。首先概述了 DDS技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和工作原理,坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計算機(coordinate rotation digital computer,CORDIC)算法的原理和結(jié)構(gòu),以及鎖相放大器和數(shù)字積分電路的原理。然后著重介紹了 DDS的設(shè)計,根據(jù)上述相關(guān)理論,本論文使用CORDIC算法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的ROM查找表結(jié)構(gòu),并使用鎖相放大器進(jìn)行信號幅度檢測,將CORDIC模塊產(chǎn)生的正余弦波轉(zhuǎn)化為方波和三角波,并從節(jié)省硬件資源的角度對鎖相放大器進(jìn)行了改進(jìn)。系統(tǒng)設(shè)計的硬件平臺采用的是Altera公司FPGA開發(fā)板DE2-115。首先在Matlab/Simulink中完成模型搭建,進(jìn)行仿真驗證。在QuartusII軟件中使用的Verilog HDL語言進(jìn)行DDS的設(shè)計和仿真,最終在QuartusII環(huán)境中生成符號文件,從而實現(xiàn)設(shè)計模塊在FPGA上的實體化。最后,利用Modelsim工具仿真驗證了 DDS的系統(tǒng)功能,并且對比了改進(jìn)前后兩種方法設(shè)計的DDS系統(tǒng)的硬件開銷情況。測試結(jié)果表明:第一,使用CORDIC算法實現(xiàn)的DDS信號發(fā)生器各個模塊功能仿真和輸出波形,驗證了模塊功能的正確性;第二,采用CORDIC算法更能節(jié)省硬件資源,改進(jìn)后的設(shè)計能進(jìn)一步節(jié)省硬件資源;最后,本論文對以后進(jìn)一步的研究與開發(fā)提供了實驗依據(jù)。
[Abstract]:With the development of digital circuit and microelectronic technology, signal generator is widely used in radar, communication, navigation, electronic countermeasure and instrument. The frequency range and other aspects of the signal generator are becoming more and more demanding. The high precision signal generator based on Direct Digital Synthesis (DDS) has solved many technical problems of the signal generator which was designed by the frequency synthesis method in the past. Therefore, many people call the "heart" of electronic system. This paper uses EDA(Electronic Design Automation technology to design DDS signal generator. Firstly, the development status and working principle of DDS technology are summarized. The principle and structure of coordinate rotation digital computer Cordic algorithm, as well as the principle of phase-locked amplifier and digital integral circuit are introduced. In this paper, the CORDIC algorithm is used to replace the traditional ROM lookup table structure, and the phase-locked amplifier is used to detect the amplitude of the signal. The sine cosine wave generated by the CORDIC module is converted into square wave and triangle wave. The hardware platform of the system is Altera FPGA development board DE2-115. firstly, the model is built in Matlab/Simulink. The Verilog HDL language used in QuartusII software is used to design and simulate DDS. Finally, the symbol file is generated in the QuartusII environment, which realizes the materialization of the design module on FPGA. The system function of DDS is verified by Modelsim simulation, and the hardware overhead of DDS system designed by two methods before and after the improvement is compared. The test results show that: first, The function simulation and output waveform of each module of DDS signal generator realized by CORDIC algorithm verify the correctness of the module function. Secondly, the use of CORDIC algorithm can save more hardware resources, and the improved design can further save hardware resources. This paper provides experimental basis for further research and development.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN741

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