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基于CORDIC算法的直接数字频率合成器的设计与实现

作　者: 聂强
导　师: 刘彦明
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 直接数字频率合成器 CORDIC ROM FPGA
分类号: TN741
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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引　用: 1次
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内容摘要

直接数字频率合成器(DDS)是现代频率合成的主要工具,它具有频率分辨率高,相位连续变化,频率转化快等优点。这种器件目前被广泛应用于众多领域。本文的主要目的是设计一种硬件资源消耗少且易于实现的DDS系统。首先,在分析了传统DDS的性能特点后,为了减少DDS的ROM消耗,本文采用了流水线结构的CORDIC算法代替传统DDS系统中采用的ROM查表法。其次,利用FPGA设计并实现了DDS系统的数字电路部分,包括相位累加器、调相加法器、相位幅度转化器和调幅乘法器,同时实现调幅、调相和调频功能。最后,利用Quartus II工具仿真验证了DDS的模块功能和系统功能,并且对比了传统DDS系统和本文设计的DDS系统的硬件开销情况。对比结果表明,采用CORDIC算法有助于减少DDS系统的ROM消耗。然后用Matlab对传统DDS系统和本文设计的DDS系统的输出频谱进行了仿真对比,结果表明,采用CORDIC算法有助于减少DDS系统的频谱杂散。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-11
  1.1 研究背景和意义  7
  1.2 国内外研究现状现状  7-9
  1.3 本文的主要内容和论文安排  9-11
第二章 DDS和CORDIC 算法  11-23
  2.1 DDS 介绍  11-16
    2.1.1 DDS 理论基础  11-13
    2.1.2 DDS 原理和结构  13-15
    2.1.3 DDS 性能特点  15-16
  2.2 CORDIC 算法  16-20
    2.2.1 CORDIC 原理  17-19
    2.2.2 CORDIC 算法性能特点  19-20
  2.3 几种CORDIC 算法的比较  20-23
第三章流水线结构的CORDIC 算法  23-31
  3.1 旋转方向的预先计算  23-27
    3.1.1 旋转方向的计算  24-25
    3.1.2 旋转方向采用的编码  25-27
  3.2 输入角度的限制  27-28
  3.3 CORIDC 算法的流水线结构  28-31
第四章 DDS 系统的设计与实现  31-39
  4.1 DDS 系统总体的设计  31-32
  4.2 相位累加器模块的设计与实现  32-33
  4.3 调相加法器模块的设计与实现  33
  4.4 相幅转换器模块的设计与实现  33-37
    4.4.1 相位的预处理  34-35
    4.4.2 象限的转换  35-36
    4.4.3 CORDIC 算法单元的设计  36-37
  4.5 调幅乘法器模块的设计与实现  37-39
第五章 DDS 系统的综合仿真与性能分析  39-49
  5.1 DDS 系统模块仿真验证  39-43
    5.1.1 相位累加器的仿真验证  39
    5.1.2 调相加法器的仿真验证  39-40
    5.1.3 相位处理模块的仿真验证  40-41
    5.1.5 CORDIC 模块的仿真验证  41-42
    5.1.6 相位幅度转化模块的仿真验证  42
    5.1.7 幅度乘法器的仿真验证  42-43
  5.2 DDS 系统功能仿真验证  43-46
    5.2.1 DDS 功能仿真验证  43-44
    5.2.2 调幅功能的仿真验证  44-45
    5.2.3 调相功能的仿真验证  45-46
    5.2.4 调频功能的仿真验证  46
  5.3 DDS 综合报告  46-47
  5.4 与采用ROM 查找表的DDS 系统性能比较  47-49
第六章总结和展望  49-51
  6.1 论文总结  49
  6.2 工作展望  49-51
致谢  51-53
参考文献  53-55
研究成果  55-56

基于CORDIC算法的直接数字频率合成器的设计与实现

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