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直接数字合成技术及应用

作　者: 陆斌斌
导　师: 孙震
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: 直接数字合成技术泰勒级数线性插值数字序列划分混合CORDIC算法 DSP Builder
分类号: TN74
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 80次
引　用: 3次
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内容摘要

本文首先介绍了频率合成技术的概念、分类及发展过程,列举了直接数字频率合成技术近几十年国内外的理论成果,并简要介绍了直接数字频率合成技术的硬件实现即DDS芯片的发展状况。详细介绍了直接数字频率合成器(DDFS)的工作原理、基本结构;分析DDFS的理想频谱及噪声来源对DDFS输出的影响。本文的主要研究内容是理论分析研究直接数字频率合成技术,从技术角度分析算法理论应用于DDFS的可行性。首先研究泰勒级数线性插值理论在DDFS中的应用,分析泰勒级数线性插值应用于DDFS会引入的误差,设计了基于泰勒级数线性插值法的DDFS电路结构框图,并仿真分析基于泰勒级数线性插值的DDFS选取不同参数时的频谱纯度。接着本文在参阅大量文献基础上改进了一种最新的能用于实现DDFS的理论—数字序列划分法,仿真分析了基于数字序列划分法的DDFS的误差,并定量的分析引入误差的大小。本文在介绍CORDIC算法的基础上,分析研究了一种目前国外最新的改进CORDIC算法—混合CORDIC算法,解决了传统CORDIC算法旋转方向的判决难题,减少了不必要的旋转迭代过程,从而提高了CORDIC算法的计算速度,并定量分析了基于混合CORDIC算法的直接数字频率合成器的误差。本文最后分析了直接数字频率合成技术的应用,特别研究了应用直接数字频率合成技术实现数字调制,仿真验证用直接数字合成技术实现ASK、FSK和PSK调制。用直接数字合成技术输出正交信号可以用于多种正交解调,能解决目前软件无线电数字中频解调难题。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-16
  1.1 课题的背景及研究的意义  9-11
  1.2 国内外研究现状  11-14
  1.3 本文的主要研究内容  14-16
第2章直接数字频率合成器原理及特性  16-28
  2.1 直接数字频率合成器原理  16-19
    2.1.1 频率预置与调节电路  16-17
    2.1.2 相位累加器  17
    2.1.3 控制相位的加法器  17-18
    2.1.4 控制波形的加法器  18
    2.1.5 波形存储器  18
    2.1.6 D/A转换器  18-19
    2.1.7 低通滤波器  19
  2.2 直接数字频率合成器数学基础  19-21
  2.3 理想情况下DDFS频谱分析  21-22
  2.4 传统DDFS频谱杂散的来源  22-25
    2.4.1 相位截断引起的误差  22-24
    2.4.2 相位截断引起的波形误差  24
    2.4.3 幅度量化引起的误差  24-25
  2.5 直接数字频率合成器的特点  25-27
    2.5.1 DDFS的优点  25-26
    2.5.2 DDFS的缺点  26-27
  2.6 本章小结  27-28
第3章几种实现直接数字频率合成器的算法  28-40
  3.1 引言  28-29
  3.2 基于泰勒级数线性插值的DDFS研究  29-33
    3.2.1 基于泰勒级数的线性插值法  29-30
    3.2.2 基于泰勒级数线性插值DDFS的实现逻辑电路  30-31
    3.2.3 仿真结果分析  31-33
  3.3 基于数字序列法划分的DDFS技术研究  33-39
    3.3.1 数字序列法划分  33-36
    3.3.2 数字序列划分法实现相幅转换的框图  36-37
    3.3.3 基于数字序列划分的DDFS误差分析  37-38
    3.3.4 实验仿真  38-39
    3.3.5 结果分析  39
  3.4 本章小结  39-40
第4章基于混合CORDIC算法的DDFS研究  40-51
  4.1 引言  40-41
  4.2 CORDIC算法  41-46
    4.2.1 CORDIC算法旋转角度范围  43-44
    4.2.2 任意角度的逼近条件  44-45
    4.2.3 CORDIC算法实现  45-46
  4.3 基于混合CORDIC算法的DDFS研究  46-50
    4.3.1 第一次角度旋转  47
    4.3.2 第二次角度旋转  47-49
    4.3.3 最后一次角度旋转  49
    4.3.4 误差分析  49-50
    4.3.5 结论  50
  4.4 本章小节  50-51
第5章直接数字合成技术应用  51-59
  5.1 引言  51
  5.2 应用DDS产生模拟仿真用的高精密信号  51-53
  5.3 应用DDS实现各种数字调制  53-57
    5.3.1 基于DDS的2ASK调制  53-54
    5.3.2 基于DDS的BFSK调制  54-56
    5.3.3 基于DDS的BPSK调制  56-57
    5.3.4 应用DDS技术产生正交信号  57
  5.4 应用DDS实现频率精调  57-58
  5.5 直接数字波形合成技术  58
  5.6 本章小结  58-59
结论  59-61
参考文献  61-64
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果  64-66
致谢  66

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