發(fā)布時間：2020-03-31 04:22

【摘要】：頻率合成(Frequency Synthesis)也稱頻率綜合,指在頻率域中線性運算有較好頻率穩(wěn)定度和精確度的參考源,合成具有相同指標的離散頻率的過程。實現(xiàn)頻率合成的電路系統(tǒng)稱為頻率合成器。在現(xiàn)代電子系統(tǒng)或設(shè)備中,頻率合成器是重要組成部分,它作為發(fā)射機的激勵信號源或接收機的本地振蕩器應(yīng)用在航空航天和通信等設(shè)備中,作為干擾信號發(fā)生器應(yīng)用在電子對抗設(shè)備中,作為標準信號源應(yīng)用在測試設(shè)備中。頻率合成技術(shù)主要分為三類:直接模擬頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(Direct Digital Synthesizer,DDS)。因為具有易于集成、跳頻速度快、頻率分辨率高、頻率切換時相位連續(xù)等優(yōu)點,DDS成為設(shè)計實現(xiàn)頻率合成器的優(yōu)選方案。但是,隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的進步,現(xiàn)代電子系統(tǒng)或設(shè)備對頻率合成器輸出信號的指標要求越來越高,傳統(tǒng)DDS頻率合成方法的弊端也逐漸顯現(xiàn)。例如,不能準確合成某些特殊頻點、輸出頻率信號雜散比較大等。本文對傳統(tǒng)DDS頻率合成方法提出改進,研制基于FPGA(Field Programmable Gate Array,FPGA)的頻率合成器,主要工作如下:(1)設(shè)計實現(xiàn)了基于FPGA的DDS頻率合成器,為驗證本文中提出的DDS改進方法提供了測試實驗平臺。(2)針對傳統(tǒng)DDS的相位截斷帶來的頻率誤差,提出一種復(fù)合頻率控制字的精確DDS方法。該方法調(diào)節(jié)相位累加器的累加方式,增加輸出頻率信號的可控性,提高信號準確度。(3)針對傳統(tǒng)DDS中ROM幅值量化引入的雜散噪聲干擾,提出一種分段線性逼近的量化雜散抑制方法。該方法通過ROM中有限的幅值計算出量化丟失的部分幅值信息,提高ROM中幅值量化度,對雜散進行有效抑制。仿真和實測實驗結(jié)果充分證明了本文提出的方法有提高信號準確度和雜散抑制度的作用。相對于傳統(tǒng)DDS合成方法,改進方法在保證合成信號穩(wěn)定度的基礎(chǔ)上,將準確度提高了三個數(shù)量級(合成頻率的相對頻率偏差約為2.0E-12),將諧波雜散抑制了26dBm。
【圖文】：

率合成技術(shù)成技術(shù)是由一組晶振組成，，所需要輸出的頻點個復(fù)雜的操作過程，所合成頻率的穩(wěn)定度和準確度與外圍電路有關(guān)系。這種技術(shù)很快被相干合成法被稱為第一代頻率合成技術(shù)。直接模擬頻率合成的方法對一個或幾個參考頻率源經(jīng)過加和減等運過濾波器得到所需的頻率信號[3]，如圖 1 所示。合成技術(shù)一般合成單一頻率，當(dāng)需要合成其他相過程較為復(fù)雜。其輸出信號的準確度和穩(wěn)定度一接模擬頻率合成技術(shù)具有頻率轉(zhuǎn)換時間短、相位積大、雜散多且難以抑制、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本及功

直接數(shù)字頻率合成技術(shù)（DDS）的出現(xiàn)，改變了 RC、LC 自激振蕩的傳統(tǒng)頻式，改進了直接模擬頻率合成和間接頻率合成的部分弊端，使頻率信號領(lǐng)域的發(fā)展。DDS 頻率合成技術(shù)具有頻率轉(zhuǎn)換時間短、相位分辨率高、可靠性調(diào)試等優(yōu)勢，是一種具有里程碑式的技術(shù)。本章將介紹 DDS 的基本原理、件結(jié)構(gòu)、頻率合成信號的主要評價指標和探索提高 ROM 存儲效率的方法。 DDS 的基本原理直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是在數(shù)字信號處理的基礎(chǔ)上，根據(jù)正弦函數(shù)的數(shù)學(xué)原定圓中相位與幅值有一一映射的關(guān)系，得到頻率合成方式。在實際操作時，累加器以時鐘速率遞歸求和頻率控制字，借助查找表的方式獲取信號的瞬時率[17]。該瞬時值是 DDS 根據(jù)相關(guān)參數(shù)處理后的數(shù)字信號，數(shù)字信號經(jīng)過數(shù)到模擬信號，模擬信號經(jīng)過濾波等得到光滑的正弦波信號。為了更直觀地S 頻率合成的原理，我們以正弦波產(chǎn)生的過程為例，描述 DDS 頻率合成過程
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN74

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本文編號：2608557