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1、天天 津津 师师 范范 大大 学学本科毕业论文（设计）本科毕业论文（设计）题目题目： 基于基于 FPGAFPGA 的直接数字频率合成器的设计的直接数字频率合成器的设计 学学 院：院： 计算机与信息工程学院计算机与信息工程学院 学生姓名：学生姓名： 金宝金宝 学学 号：号： 04509150 专专 业：业： 信息工程信息工程 年年 级：级： 2004 级级 完成日期：完成日期： 2008 年年 5 月月 指导教师：指导教师： 李骊李骊 I基于基于FPGAFPGA的直接数字频率合成器的设计的直接数字频率合成器的设计摘要：直接数字频率合成器(DDS)是一种以数字采样技术为基础，以相位累加器为主体的频
2、率合成器。DDS具有相位噪声低、频率分辨率高、频率转换时间短、工作频带宽线路简洁一系列的优点，是目前战术通信的主要技术基础之一。本设计是利用FPGA芯片设计直接数字频率合成器，从而实现频率变化、相位变化和幅度变化。首先对DDS的原理进行了详细讨论，然后通过各种方案的比较和论证，设计实现了基于FPGA的DDS。设计中采用的是VHDL语言编程，并使用Quartus II软件仿真，通过硬件实现，设计简单，并经实践证明是可行的。关键字：直接数字频率合成；现场可编程门阵列；硬件描述语言IIDesign and Implementation of Direct Digital Frequency Synt
3、hesiZer Based on FPGAAbstract :DDS (Direct Digital Frequency Synthesizer) is a synthesizer which is based on the digital sampling technique and makes phasic accumulator as its principal part. DDS has a series of merits, including low phasic noise, high frequency resolution, short frequency circuitry
4、. It is one of bases of critical technique on tactical communications.This paper designs DDS to implement the changes in frequency, phase and extent by FPGA chips. First of all, it discusses the principle of DDS in detail. Then its design implements DDS based on FPGA by comparing and demonstrating a
5、ll kinds of schemes. This design is programmed in VHDL language and uses Quartus II as a emulator. The brief design is available after hardware implementation and practical certificate.Key words :Direct Digital Synthesis；FPGA；VHDL- 1 -目录目录1 绪论.1 1.1 直接数字频率合成技术简介 .1 1.2. DDS 的产生.1 1.3 直接数字频率合成技术概念 .2
6、 1.4 直接数字频率合成技术的工作特点 .2 1.5 直接数字频率合成技术在军事通信中的应用 .3 1.6 课题背景 .3 1.7 课题内容 .4 2 总体方案设计.4 2.1 实现 DDS 的三种技术方案 .4 2.1.1 采用高性能 DDS 单片电路的解决方案.5 2.1.2 采用低频正弦波 DDS 单片电路的解决方案.6 2.1.3 自行设计的基于 FPGA 芯片的解决方案.6 2.2 DDS 工作原理.8 2.2.1 直接频率合成器（DDS）的优缺点.9 2.2.2 影响 DDS 合成技术应用的问题.11 2.2.3 技术难点.11 2.3 现场可编程技术 .11 2.3.1 FPG
7、A 基本结构 .13 2.3.2 FPGA 设计流程 .13 3 数字合成器(DDS)的实现.15 3.1 VHDL 语言简介.15 3.2 QuartusII 软件简介.17 3.3 直接数字合成器(DDS)方案的实现 .19 3.3.1 相位累加器.19 3.3.2 相位调制器.21 3.3.3 正弦查询表 ROM .23 3.3.4 数模转换器 DAC .26 3.3.5 合并DDS 顶层文件 .26 4 直接频率合成器 DDS 的仿真与调试.28 4.1 综合 .28 4.2 仿真 .28 4.3 硬件实现.29 4.3.1 配置引脚.29 4.3.2 下载.29 4.3.3 硬件连接
8、与实现.30 5 总结与展望.31 参考文献.32 致 谢.33- 1 -1 绪论频率合成器是一种频率稳定度较高的离散间隔型频率信号发生器。它被广泛地应用在通信、雷达、仪器仪表及导航系统中。近几年，在快速发展的无线通信技术的带动下，频率合成技术在通信中的作用日益显著。由于大部分收、发信机的载波源都是用频率合成方法实现的，而载波源的性能又是影响发射机输出频谱纯度和接收机灵敏度的关键因素之一，因而设计一个低成本、高性能、小体积的频率合成器常常是许多设计者所追求的目标。频率合成器经过几十年的发展，形成了三种主要技术，即：(1)直接式频率合成技术(DFS，Direct Frequency Synthe
9、sis)(2)锁相环频率合成技术(PLL，Phase Lock Loop Frequency Synthesis)(3)直接数字频率合成技术(DDS，Direct Digital Frequency Synthesis)1.1 直接数字频率合成技术简介现代战争的最大特点之一是电子战拉开序幕。电子对抗已成为现代战争的重要作战手段，而通信对抗是电子对抗中的一个极其重要的分支是指挥、控制、通信和情报对抗系统中的核心部分。为了适应对抗环境下对通信的要求，从上个世纪60年代开始，国外就一直在进行扩频通信新体制的理论和技术研究。70年代末，美、英、西德、以色列等国相继成功地推出了实用的扩频、跳频无线电台。
10、80年代中，己经在战场无线通信网络中逐步推广使用，以替代原有的常规通信电台。人们认为，广泛使用跳频电台是80年VHF频段无线通信发展的主要特征，把跳频通信、扩频通信、自适应通信及高速数字数据通信统称为“90年代的通信技术”并且在海、陆、空三军通信中获得广泛应用，而在空军和海军中还可兼作控制、测距、测速雷达等其他用途。其中直接数字频率合成技术在以上技术领域应用特别广泛。本文是对通信频率信源的一部分进行研究。DDS是一种以数字取样技术为基础、以相位来累加器为主体的数字频率合成器.它具有相位噪声低、频率分辨率高、频率转换时间短、工作频带宽线路简洁等一系列独特的优点，在军事通信领域中得到了广泛的应用。是
