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短波差分高速跳频电台频率合成器设计

作　者: 朱方明
导　师: 张辉；刘宏伟
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 直接数字频率合成差分跳频跳频频率合成器
分类号: TN74
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

差分跳频技术是一种新型的跳频通信技术,它利用跳变的载波之间的相关性来传送信息。差分跳频技术应用于短波通信,可以在短波波段内实现宽频带、高速率的跳频,极大地提高了短波通信的数据速率,抗干扰、抗多径衰落的能力,这种新型短波跳频系统将成为短波通信领域今后发展方向之一。频率合成器是差分跳频系统的心脏,它的性能指标对跳频通信系统的性能具有重要的影响。论文阐述了差分跳频技术的基本理论,讨论了跳频通信系统中采用的三种频率合成技术:直接频率合成技术(DS,Direct Frequency Synthesis)锁相环频率合成技术(PLL,Phase-locked Loop Synthesis)直接数字频率合成技术(DDS,Direct Digital Frequency Synthesis)重点论述了DDS的工作原理,基本结构和输出频谱,分析了DDS输出频谱杂散的主要来源:相位截断误差、幅度量化误差以及DAC非线性误差,并提出了抑制DDS杂散的方法,论述了以DDS和PLL相结合的组合式频率合成器,提出了适合短波差分跳频的频率合成器的设计方案。完成了基于DDS+DSP的短波差分跳频频率合成器的设计。采用ADI公司的新型高时钟DDS芯片AD9951作为频率合成器,TI公司的高性能DSP芯片TMS320C6418作为高速控制电路。主要内容包括DSP与DDS的接口设计,杂散抑制设计,低相位噪声设计,滤波器的设计等。本方案已先后经过专题试验验证、样机设计和上机联试。整机测试表明本合成器达到了差分跳频所要求的频率转换时间,具有良好的频谱纯度,满足差分跳频的技术指标要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-17
  1.1 短波跳频电台的现状及发展趋势  7-10
    1.1.1 短波跳频电台的现状  7-8
    1.1.2 短波跳频电台的发展趋势  8-10
  1.2 差分跳频技术原理及应用  10-13
    1.2.1 差分跳频技术原理  10-11
    1.2.2 差分跳频技术的特点  11-13
    1.2.3 差分跳频技术的应用  13
  1.3 频率合成技术发展状况  13-15
  1.4 论文选题背景及内容介绍  15-17
第二章频率合成技术  17-29
  2.1 频率合成的概念和主要性能指标  17-18
  2.2 主要频率合成技术  18-29
    2.2.1 直接式频率合成技术  18-21
    2.2.2 锁相环频率合成技术  21-26
    2.2.3 直接数字频率合成技术  26-29
第三章 DDS原理及杂散抑制技术  29-39
  3.1 DDS简介  29
  3.2 DDS的基本原理  29-31
  3.3 DDS的结构  31-34
    3.3.1 相位累加器  31
    3.3.2 正弦查询表ROM  31-33
    3.3.3 数模转换器D/A  33-34
  3.4 理想情况下DDS的频谱分析  34-35
  3.5 DDS输出杂散噪声分析  35-36
    3.5.1 由相位舍位引起的误差εp(n)  35
    3.5.2 由输出信号幅度量化引起的误差εp(n)  35
    3.5.3 由D/A的非理想特性引起的误差εDAC(t)  35-36
    3.5.4 时钟泄漏的影响  36
  3.6 抑制DDS杂散的措施  36-38
    3.6.1 Wheatley相位抖动注入法  36-37
    3.6.2 幅度抖动注入法  37
    3.6.3 ROM数据压缩技术  37-38
    3.6.4 控制字与2~B互素法  38
  3.7 DDS的相位噪声分析  38-39
第四章 DDS/PLL组合频率合成法  39-43
  4.1 环外混频式DDS/PLL频率合成器  39-40
  4.2 DDS激励PLL频率合成器  40-41
  4.3 环内插入混频DDS/PLL频率合成器  41
  4.4 快速频率合成技术的性能比较  41-43
第五章短波差分高速跳频电台频率合成器设计  43-67
  5.1 频率合成器主要技术指标要求  43
  5.2 系统方案设计  43-44
  5.3 电路设计  44-60
    5.3.1 DDS电路设计  44-51
    5.3.2 锁相环电路设计  51-55
    5.3.3 滤波器设计  55-57
    5.3.4 其它外围电路设计  57-60
  5.4 频率合成器杂散抑制措施  60-63
    5.4.1 采取外部专用PLL对DDS参考时钟倍频  60
    5.4.2 对DDS采取可变参考时钟  60-61
    5.4.3 采用数字调谐跳频滤波器  61
    5.4.4 采取杂散抑制措施前后频谱对比情况  61-63
  5.5 电磁兼容性设计  63-67
    5.5.1 屏蔽  63
    5.5.2 滤波  63-64
    5.5.3 接地  64-65
    5.5.4 PCB电路设计  65-67
第六章测试结果与分析  67-71
  6.1 相位噪声测试与分析  67-68
  6.2 杂散测试与分析  68-69
  6.3 频率转换时间测试与分析  69-71
第七章结论  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-76
攻读硕士期间发表的论文  76

短波差分高速跳频电台频率合成器设计

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