任意波形发生器中的采样率优选算法

摘要

直接数字波形合成(Direct Digital Waveform Synthesis，DDWS)系统里含有可变时钟，能够使用不同的采样率对波形进行输出，满足了波形采样率会发生变化的场合，是任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator，AWG)中的关键技术。而对于DDWS技术下的AWG，其采样率的选择会影响输出波形的点数和波形产生过程中的复杂度，仅用最大采样率对波形进行发送时，其输出波形的点数不确定，当点数大于AWG的存储器上界时，不能输出完整波形。因此本论文主要对DDWS技术下的AWG的采样率选择做研究。 本论文主要的研究内容如下： 1.对DDWS产生波形的原理进行阐述，并振幅键控、频移键控、相移键控和正交振幅键控下的调制过程及原理进行分析。最后以正交振幅键控为例总结了不同调制方式下从基带数据产生，到最后生成已调信号的过程。 2.对周期波形的抗混叠进行分析，得到了抗混叠前提下采样率的范围。然后根据采样率范围大小与波形频率的关系，使用两点之间的整数存在性定理得到采样率的数学表达式。最后定量计算在不同采样率下所需的存储深度，进行比较。 3.对调制波的抗混叠进行分析，得到了抗混叠前提下采样率范围的定量表达式。分析得到调制中采样率与码元速率的通用关系。然后根据调制方式的不同，分析不同调制下采样率该满足的条件。最后给出了不同条件下采样率的最终表达式。 4.对所提出的采样率选择方法的适用性及优越性进行证明。设置不同的参数产生不同波形，根据提出的方法计算得到所需的采样率。然后在计算得到的采样率下与最大采样率下同时对波形进行输出，比较波形输出过程中的计算复杂度、所需的存储深度、频谱特性及功率谱密度。 仿真结果表明，使用本文方法下的采样率对周期波形进行输出时，极大地降低了波形输出过程中的软件计算复杂度和所需存储深度；在输出调制波时，使用本文下的采样率，使二进制振幅键控、相移键控、正交振幅键控、频移键控下的输出波形的频谱中谐波分量更低，提高了输出波形的质量。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2 国内外研究现状及发展趋势

1.3论文主要内容

1.4本论文的章节安排

第二章 任意波形合成原理

2.1 直接数字波形合成技术

2.2 典型数字调制原理

2.2.1 ASK调制原理

2.2.2 PSK调制原理

2.2.3 QAM调制原理

2.2.4 FSK调制原理

2.3 周期波形产生过程中的主要技术指标及评估方法

2.3.1 所需的存储深度

2.3.2 波形产生过程中的复杂度

2.3.3 输出波形重复频率的稳定度

2.4 数字调制的主要技术指标及评估方法

2.4.1 已调信号的功率谱密度

2.4.2 已调信号的频谱效率

2.4.3调制解调器的实现复杂度

2.5 小结

第三章 周期波形的采样率选择方法

3.1 避免频谱混叠

3.2 采样率选择的具体实现过程

3.2.1采样率为波形频率的整数倍

3.2.2采样率为波形频率的分数倍

3.3 不同采样率下所需存储深度的比较

3.3.1 最大采样率下所需的存储深度

3.3.2 本论文提出的采样率下所需的存储深度

3.4 小结

第四章 常用数字调制的采样率选择方法

4.1 数字调制中采样选择应满足的条件

4.1.1 避免频谱混叠

4.1.2 采样率与码元速率的关系

4.1.3 采样率与载波频率的关系

4.2 数字调制中采样率选取的分析

4.2.1 ASK调制中采样率的选择

4.2.2 PSK、QAM中的采样率选择

4.2.3 MSK中的采样率选择方法

4.3不同调制下的采样率表达式

4.3.1 ASK采样率表达式

4.3.2 PSK、QAM采样率表达式

4.3.3 MSK采样率表达式

4.4小结

第五章 实验与仿真

5.1 普通波形产生过程仿真

5.1.1 平台的搭建

5.1.2 参数设置

5.1.3 有理倍采样率转换

5.1.4 任意倍采样率转换

5.2 调制波产生的实验与仿真

5.2.1 2ASK调制

5.2.2 QPSK调制

5.2.3 16QAM调制

5.2.4 MSK调制

5.3 小结

第六章 总结与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果