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1、.基于的调制器研究设计者：李斌，电子信息工程专业指导者：李廷军，405教研室摘要直接数字频率合成(DDSDigitalDirectFrequencysynthesis)是一种新的频率合成方法，是频率合成技术的革命，随着数字集成电路和微电子技术的开展，DDS技术日益显露出它的优越性。直接数字频率合成器是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成，DDS技术具有频率分辨率高、频率切换速度快、频率切换时相位连续、输出相位噪声低和可以产生任意波形等优点。由于上点，DDS技术可被用于雷达、通信、电子对抗和仪器仪表等领域。论文研究了DDS技术，推导了直接数字频率合成器
2、的数学综合，在理想的条件下分析了直接数字频率合成器的频谱特性，给出了直接数字频率合成器输出信号的时域表达式，对相位截断误差和幅度量化误差的频谱特性进展了分析，并推导出了杂散功率的计算公式，对DAC误差进展了分析，并提出了几种抑制DDS杂散的措施。最小高斯频移键控(GMSK)是一种典型的连续相位调制方式，具有包络恒定、频谱紧凑、抗干扰能力强等特点，可有效降低邻道干扰，提高非线性功率放大器的效率，已在移动通信如GSM系统、航天测控等场合得到广泛应用。传统方法设计的GMSK调制解调器不能很好满足全数字化接收机可编程、多模式等需要。论文还重点研究利用全数字化技术设计GMSK调制解调器，以便更广泛地使用
3、GMSK调制解调技术。还研究了GMSK调制方式的特点及性能；设计了基于DDS技术的GMSK调制的软硬件实验电路。关键字：直接数字频率合成，高斯最小频移键控，杂散信号，相位截断ABSTRACTTheDirectDigitalFrequencySynthesis(DDS) isakindofnewfrequencysynthesismethodandalsoarevolutioninthefrequencysynthesistechniques.Withthedevelopmentofdigitalintegrated circuitsandmicroelectronic techniques，D
4、DSexhibitsitsadvantagesdaybyday.Thedirectdigitalfrequencysynthesizer is akindoffullydigitizedfrequencysynthesizer，which consistsofthe phaseaccumulator，thesinelook-up table，thedigitaltoanalog converterandthelowbandfilter.It isofhighfrequencyresolution，fastfrequencyswitchingspeed，low phasenoise，theabi
5、litytoswitch frequencieswhilemaintainingconstantPhase，andtheabilityto producingarbitrarywaveforms.Becauseofabovefeatures，DDS canbeusedinsuchfieldsasradar，munications，electronic warfareandelectronicmeasurementinstruments.Minimum Gaussian frequency shiftkeying(GMSK)is a typical continuous phase modula
6、tion method,which has thecharacteristics of constant envelope,pact spectrum,and anti-jamming performance.GMSK can effectively reduce inter-channel interference,improve the efficiency ofnon-linear power amplifier,and has been widely used in mobile munications system(such as GSM system)and others syst
7、ems.The modulator and demodulator designed intraditional methodcannot meet the need of programmable,multi-mode for all digitalreceivers.Key words: DDS;Gaussian Minimum Shift Keying; SpuriousSignal; Phase truncation.目 录第一章：前言21.1论文的实际意义21.2目前的研究现状31.3本论文的主要内容4第二章：DDS的根本理论知识52.1 DDS的概述52.2 DDS的产生原理62.
8、2.1 DDS的数学综合62.2.2 DDS的数学模型92.2.3 DDS技术的工作原理102.3 理想情况下DDS输出频谱特性122.4 DDS的技术特点142.5 DDS输出信号频谱杂散特性分析152.5.1 相位截断误差分析152.5.2 幅度量化误差分析182.5.3 DAC转换误差分析192.5.4 DDS杂散的抑制方法及分析19第三章：GMSK调制的产生223.1 现代数字调制技术简介223.2 GMSK的概述233.3 GMSK调制方式的原理及特点243.3.1 GMSK调制的根本原理243.3.2 GMSK调制的特点283.4 GMSK信号的频谱特性303.5 GMSK的误码率
9、31第四章基于DDS技术的GMSK设计与实现324.1 GMSK的硬件设计324.2 GMSK的软件设计364.3 为什么要选用GMSK作为调制方式39致40参考文献41毕业设计感想43. v.第一章：前言1.1 论文的实际意义1971年，美国学者J.Tierney等人撰写的A Digital Frequency Synthesizer中，首次提出了以全数字技术、从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的合成原理。限于当时的技术和器件生产条件，它的性能指标尚不能与已有的技术相比，故未受到重视。随着通信、电子及微电子技术的迅速开展，直接数字频率合成技术Direct Digital Frequenc
10、y Synthesis简称DDS或DDFS得到了飞速的开展，具体表达在：相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他多种调制信号、可编程和全数字化、控制灵活方便等方面，并具有极高的性价比。从学术价值来看，直接数字频率合成技术开展到现在，合成信号频率的准确度和频谱的纯度仍然是其今后开展的主要方向。而这方面性能指标的提高，可以从两个方面进展，一是提出更加先进的设计思想和设计理论，开展更加先进的生产工艺，由芯片厂家开发、生产出性能更完善的DDS芯片，二是对于已有成品的DDS芯片，设计完善的工作软件和抗干扰、抑制杂散的外围电路。本文选择利用已有的DDS芯片设计高性能
11、的直接数字式频率合成器作为研究的主要内容，最终研发出一种以简单、廉价器件构筑，并能够得到高精度、高纯度的合成频率信号的实用频率合成器。目前美国HP和AGLIENT公司生产的频率综合器被广泛应用于国内的各相关领域，但它们价格昂贵，操作复杂。如果通过本论文的工作，能够在某些工作领域用本文研究的仪器取代它们，将具有重要的实际意义。1.2 目前的研究现状目前，在无线通讯领域，频谱的资源越来越少，所以怎样合理的利用频谱资源越来越受到各个国家的重视，为了能合理的分配频谱资源，很多国家提出很多不同的调制方式。从携带信息的载波参量角度，可以分为幅移键控(ASK)、相移键控(PSK)、频移键控(FSK) 、正交
12、幅度调制(QAM)等；从调制电平数目出发，可以分为二进制调制与多进制调制；从信号相位路径的连续性出发，可以分为连续相位调制与不连续相位调制；从各个符号间隔波形之间的相关性，可以分为无记忆与有记忆调制；从包络的起伏状况来看，可分为恒定包络和非恒定包络调制。其中，GMSK作为一种高效的数字调制技术，是由OQPSK偏移四相相移键控、MSK最小移频键控演变而来的一种简单的二进制调制方法。比拟常用数字调制的技术有四相相移键控(QPSK)、偏移四相相移键控(OQPSK)、正交幅度调制(QAM)、最小移频键控(MSK)、高斯滤波最小移频键控(GMSK)、正交频分复用调制(OFDM)等等。QPSK是一种四进制
13、的相位键控调制方式，可以看成是两正交的二相调制合成，把相继码元的四种组合00、01、10、11对应于载波的四个相位0、/2、。OQPSK是QPSK的一种改良。它是一种恒定包络调制,防止了带外干扰,有较高的频谱利用率。QAM是用数字信号去调制载波的幅度和相位，使载波的幅度和相位受控于数字信号。常用有16QAM、32QAM、64QAM等，这种调制由于载波的幅度和相位都带有信息，所以它比QPSK方式所能传输的数码率高。l979年由日本国际电报公司提出了GMSK高斯滤波最小频移键控调制方式，它是利用高斯低通滤波器对基带信号进展这种预处理的。GMSK作为一种高效的调制技术，是从OQPSK，MSK调制的根
14、底上开展起来的一种数字调制方式，GMSK的很多方面都优于OQPSK和MSK，比方频带更窄，频谱更平滑，邻道干扰小，有较好的功率频谱特性，较优的误码性能，实现起来更简单，抗干扰能力更强。其特点是在数据流送交频率调制器前先通过一个Gauss滤波器(预调制滤波器)进展预调制滤波，以减小两个不同频率的载波切换时的跳变能量，使得在一样的数据传输速率时频道间距可以变得更严密，因此GMSK信号比MSK信号具有更窄的带宽。由于数字信号在调制前进展了Gauss预调制滤波，调制信号在交越零点不但相位连续，而且平滑过滤。GMSK调制的信号频谱紧凑、误码特性好，在数字移动通信中得到了广泛使用。高斯最小频移键控(GMS
15、K)由于带外辐射低因而具有很好的频谱利用率，其恒包络的特性使得其能够使用效率高的C类放大器。这些优良的特性使其作为一种高效的数字调制方案被广泛的运用于多种通信系统和标准之中。1.3 本论文的主要内容论文分为三大局部，第一局部讲解DDS的根底理论知识、第二局部讲解GMSK调制的根底理论知识、第三局部讲解调制的开发过程。第二章：DDS的根本理论知识2.1 DDS的概述DDSDirect Digital Frequency Synthesis简称DDS或DDFS即直接数字式频率合成器,它是一种新型的先进的频率合成技术,随着数字信号处理和数字集成技术的开展以及各种新型器件的不断涌现,直接数字式频率合成技术在近几年得到了迅速的开展和广泛的应用,它采用全数字技术,具有相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他多种调制信号、可编程和全数字化、控制灵活方便等方面，并具有极高的性价比，将其应用与通讯系统和其它电子设备中可以大大简化系统,降低本钱并提高系统的可靠性和其他性能。运用DDS技术生产的DDS任意波形信号发生器是较新的一类信号源，并已经广泛投入使用。它不仅能产生传统函数信号器能产生的正弦波、方波、三角波、锯齿波，还可以产生任意编辑的波形。由于DDS的自身特
