基于FPGA的DDS信号发生器设计【开题报告】.doc

毕业设计开题报告 电子信息科学与技术 基于FPGA的DDS信号发生器设计 选题的背景与意义 1971年，美国学者J.Tierney等人撰写的A Digital Frequency Synthesizer一文首次提出了以全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种新合成原理。限于当时的技术和器件生产，它的性能指标无法与已有的技术相比，故未受到重视。 之后的一年间，微电子技术有了飞速的发展，直接数字频率合成器（即DDS）也得到了迅速的发展。一些传统的信号波形产生方法，如RC和LC振荡器或单片模拟集成函数发生器，尽管它们的电路实现比较简单，但产生的信号波形频率精度和稳定度并不是很理想，而使用锁相环技术，频率精度有了很大的提高，但工艺相对比较复杂，分辨率也不高，频率变换和实现计算机程序控制也不方便。而这种DDS技术将先进的数字信号处理理论与方法引入信号合成领域，实现了合成信号的频率转换和频率准确度之间的统一。它具有相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、输出波形灵活、可编程、全数字化、控制灵活、体积小、易于集成、功耗低等优越的性能特点，击败其他频率合成技术脱颖而出，成为了现代频率合成技术的佼佼者。 现如今性能优良的DDS产品不断推出，它们集可编程DDS系统、高性能DAC及高速比较器等于一身，能实现多种功能，被广泛应用于跳频通信、雷达、导航、电子侦察、干扰和反干扰等电子技术领域，具有极高的研究价值。 二、研究的基本内容与拟解决的主要问题： 研究的基本内容： DDS信号发生器由参考时钟、相位累加器（累加器、相位寄存器）、波形存储器（波形查找表）、D／A转换器和模拟低通滤波器组成。 参考时钟 参考时钟是电路的工作时钟由开发板上的晶振（约50MHz）提供。 相位累加器 DDS系统的核心部分为相位累加器，其主要负责DDS实现原理中的相位累加功能的完成。如果累加器的位数大，这样才能使DDS的优越性充分发挥出来，通常DDS的输出频率可由频率控制字K控制，其设定可根据需要进行。 波形查找表 查找表是该电路的核心，查找表主要负责相位序列（相位码）向幅度序列（幅度码）的转换。在本次设计中，查找表可以通过用ROM来构造。如果ROM的地址为相位码，就只要将相应的幅度码存储在该地址中以作为数据，ROM就可以通过相位码进行寻址。 D/A转换器与模拟低通滤波器 将幅度码转变成模拟信号是D/A转换器和模拟低通滤波器最主要作用。由于D/A转换器输出是一种阶梯波，需通过模拟低通滤波器的作用，才能将其低频成分取出。 拟解决的主要问题： 用QuartusII软件编程实现相位累加器、波形查找表的功能，并连接好模拟电路进行仿真验证。 实验中若资源不够时，利用单片机8051F330实现辅助功能。 实验中提供的D/A转换器转码速率可能跟不上实验要求，将寻找一块转码速率更好的来实现。 三、研究的方法与技术路线： 明确课题原理、目标和要求，查阅并学习研究中外有关基于FPGA的DDS信号发生器设计实现的文献。根据有关文献及个人的思考用QuartusII软件编程实现相位累加器、波形查找表的功能，并连接好模拟电路进行仿真验证，最后以Altera FPGA器件FLEX10K10LC84为系统核心，利用现成的器件手工焊接实现输出、显示、键盘等功能。为增强课题实验研究成果的说服力，分析研究问题的深度和力度，对实验的数据进行科学的统计和分析。在课题实现过程中也应经常与老师同学讨论从而完善课题设计。 四、研究的总体安排与进度： 2010年12月 1日-20日 查找文献资料，完成文献综述和开题报告，准备开题答辩。 2011年1月-2月 完成外文文献翻译，设计，编码，仿真实现。 2011年3月-4月 用Protel画原理图，PCB图，焊接实现，调试。 2011年5月 书写论文，准备最后答辩。 主要参考文献： [1] 姜田华.实现直接数字频率合成器的三种技术方案[J/OL].沈阳单片机开发网.2008. [2] 谢亮.基于FPGA的DDS实现的几种方式[J].科技广场.2006. [3] 周俊峰，陈涛.基于FPGA的直接数字频率合成器的设计和实现[J/OL].电子零件城.2002. [4] 杨秀增.基于FPGA和DDS信号源设计[J/OL].与非网.2010. [5] 汪勐，汪宁，宋晓东.使用较少FPGA资源实现DDS的方法[J].微电子学与计算机.2006，第23卷，第8期：181-186. [6] 潘松，黄继业，潘明.EDA技术实用教程—Verilog HDL版[M].第四版.北京：科学出版社，2010：215-218 [7] Lionel Cordesses.Direct Digital Synthesis:A Tool for Periodic Wa