基于DDS技术的三相信号源设计

摘要

在电子与通信技术等领域中,经常要用到一些信号作为输入信号或者基准信号,常把产生这种信号的仪器称为信号发生器(signal generator),信号发生器,又名信号源或者振荡器,被广泛应用于通信、电子电路、自动控制和教学科研实验等领域。由于应用领域的需求推动,至今国内外已研制出了种类繁多的信号源,包括脉冲发生器、正弦波信号源、合成信号源以及任意波形信号发生器等,这些信号发生器大多具有自己特定的使用领域,功能单一而通用性不强。本文论述了国内外信号源的发展历程及DDS频率合成技术的工作原理和电路结构,分析了当前信号发生器的特点和主要实现方式,选择使用当前流行的EDA技术,在Quartus II开发平台上,采用层次化的设计方法对本系统进行设计,主要技术方案采用DDS技术实现。
　　本论文针对上述信号发生器的特点,以设计一功能多样、扩展性和升级换代能力强的信号源为主要目的,从技术方案、硬件实现等方面分析了当前常见信号源合成技术特点,在学习并总结了已有的技术基础之上,利用FPGA硬件可编程、可重构的特点和DDS技术来设计功能多样、实用性和扩展性强的信号发生器,并对所设计的信号发生器进行功能分析,模块划分,设计各模块电路结构,确定软件设计的基本思路,形成各种功能的设计方法。主要内容为:
　　1.详细研究PLL、DDS等几种常用信号合成技术特点,通过分析比较建立本设计中信号发生器设计的技术路线和方案。
　　2.提出以FPGA(EP1C3T144C8)为核心,对信号发生器系统进行模块划分,以便于对系统进行模块化设计。
　　3.利用DDS技术实现信号发生器的三相正弦信号输出功能。频率控制字由标准键盘输入,频率由数码管显示。
　　4.基于DDS技术实现信号发生器的调幅(AM)、调频(FM)功能,并对调相(PM)设计方法进行了说明。
　　5.设计ASK数字调制解调模块,调制信号序列和载波均由FPGA产生。
　　6.通过对系统功能仿真和性能分析,达到了系统设计要求。
　　本文设计的信号发利用了FPGA可编程、可重构等优点,解决了专业DDS芯片针对性强,可扩展性差以及不易于实现多路信号等不足,具有一定应用前景。

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第一章 绪 论

1.1课题来源及背景

1.2国内外发展现状

1.3 实际应用的意义和价值

1.4 论文结构安排

第二章 信号合成理论概述

2.1频率合成技术及其分析

2.2 实现DDS技术的方案简介

第三章 基于可编程逻辑器件实现DDS的两个关键技术

3.1 DDS技术概况

3.2 EDA技术与可编程逻辑器件

第四章 基于DDS的信号发生器设计

4.1 QuartusII及硬件描述语言

4.2 系统分析

4.3 三相正弦信号设计

4.4 AM模块设计

4.5 FM模块设计

4.6 ASK调制与解调设计

4.7 系统辅助设计

4.8 系统顶层设计

第五章 系统仿真测试与性能分析

5.1系统仿真

5.2 系统测试

5.3 DDS系统性能分析

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 下一步工作展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果