句柄西安科技大学
硕士学位论文
DDS系统的杂散分析及对策研究
姓名：***
申请学位级别：硕士景秀中学
专业：微电子学与固体电子学指导教师：***
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论文题目：DDS系统的杂散分析及对策研究
专业：微电子学与固体电子学
硕士生：牛春全(签名)
钝化剂
指导教师：刘联会(签名)
摘要
频率合成器是电子系统的重要组成部分，是决定电子系统性能的关键设备。常用的频率合成技术有直接式频率合成、间接式频率合成和直接数字式频率合成。直接数字式频率合成是采用全数字的合成方法，来产生所需不同频率的信号的。它具有输出相位噪声低、频率切换速度快、频率分辨率高和可以产生任意可编程波形等优点。但是，受自身结构缺陷的影响，直接数字频率合成的输出频率较低、杂散性能不够理想。 本文针对直接数字式频率合成的不足，作了以下几方面的工作：
系统采用外置PLL改变了系统参考时钟，达到了提高输出频率、增加带宽的目的。
系统相位累加器的加法器采用了选择进位加法器和8级流水线的方案，达到了提高系统工作速度的目的；同时在相位累加器中采用了D触发器结构，改变了频率控制字，达到了降低杂散的目的。
系统波形存储表中的数据采用存储对称波形数据的方案，间接地降低了相位累加器的截取位数，达到了降低杂散的目的。
在实现过程中，选用了Altera公司的EP2C5Q208C8芯片作为产生波形数据的主芯片，充分利用了该芯片的超大集成性和快速性。利用设计工具QuartusⅡ并结合Verilog HDL语言，采用硬件编程的方法很好
的解决了问题。仿真和实验结果证明了此种方法的可行性。
关键词：直接数字频率合成器；PLL；杂散分析；相位累加器；波形存储表
研究类型：应用基础
Subject : Analysis and Solution to Spurious Suppression of Direct
Digital Frequency Synthesis
Specialty: Micro and Solid Electronics
兵动三国Name : Niu Chunquan (Signature)
Instructor: Liu Lianhui (Signature)
ABSTRACT
Frequency synthesizer is the key characters and equipment used in electronic systems. The general frequency synthesis technologies are direct frequency synthesis, indirect frequency synthesis and direct digital frequency synthesis. Direct digital synthesis is a method of all-digital synthesis for gener
ating signals of different frequencies. It has advantages of low output phase noise, high frequency switching speed, high frequency resolution and can produce arbitrary programmable waveforms. However, the output frequency and spurious performance of DDS systems is not so much satisfactory by the influence of the deficiencies of the structural.
The main work of this paper include some aspects as follows: An external PLL is adopted to change the reference clock, then the output frequency is raised and the bandwidth is expanded; Select carry adders and eight pipelines are used in the phase accumulator, then the system operating speed is improved; D flip-flop structure is used in the phase accumulator, then the spurious is reduced by changing the frequency control word; Waveform data is stored in the ROM table with symmetrical data storing method, the interception of the phase accumulator bits are indirectly reduced to achieve the purpose of reducing deviation.
During the experiment, taking considering its large chip integration and fast speed, Altera FPGA chip EP2C5Q208C8 is selected to generate sinusoidal waveforms. This system is implemented with Verilog HDL language on Quartus software.
ⅡSimulation and experimental results are verified the feasibility of the proposed method.
Key words: Direct digital frequency synthesizer PLL Spurious analysis Phase accumulator Waveform storage table
Thesis : Application basis
1 绪论
1 绪论
1.1 频率合成技术简介
近十多年来，随着电子技术的不断发展，对信号频率的准确度和稳定度要求越来越高，一般的振荡器已不能满足要求，于是出现了高稳定度和高准确度的晶体振荡器。但晶体振荡器产生的只是单一频率的信号或只能在很小的范围内微调。然而，在通信、雷达、仪表、宇航等应用领域往往需要在一定的频率范围内提供一系列稳定和准确的频率，这就需要频率合成技术。
中国给水排水编辑部频率合成技术是指将一个或多个高稳定度和高精度的标准频率经过加、减、乘、除的运算，产生同样稳定度和精确度的离散频率技术的过程[1]。根据其原理组成的设备或仪器称为频率合成器。频率合成器是现代电子系统的重要组成部分，在通信、雷达和导航等设备中，频率合成器既是发射机的激励信号源，又是接收机的本地振荡器；在电子对抗设备中，可作为干扰信号发生器；在测试设备中，可作
为标准信号源，因此频率合成器被人们称为许多电子系统的“心脏”。现代电子技术的发展也对频率合成器的要求越来越高，频率参量在当今信息社会起着十分重要的作用。频率的稳定性、频谱的纯净性、频率变化的高速性，以及制作上的方便性和电路工作中的低功耗性成为了主要的研究内容[2]。同时随着各种新型频率合成器的频率合成方案的不断涌现，频率合成理论研究也在不断地深入，频率合成技术已经发展成为一门新兴的独立的技术学科。
1.2 直接频率合成技术概况
数字技术的飞速发展，使频率合成技术跃上了一个新的台阶。1971年，美国学者J.Tierncy，C.M.Rader和B.Gold提出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频率合成原理[3]。限于当时的技术和器件水平，它的性能指标尚不能与已有的技术相比，故未受到重视。近年来，随着数字技术的发展以及器件制作工艺水平的提高，直接数字频率合成(DDS：Direct Digital Frequency Synthesis)得到了飞速发展，它在工作频率范围、频率转换速度、频率分辨率、相位连续性、正交输出以及易集成化方面的性能都超越了传统频率合成器所能达到的水平，为各种电子系统提供了优于模拟信号源性能的高质量频率源。
直接数字频率合成技术是建立在现代数字信号处理理论基础上的一种新型频率合成技术，是关于信号综合的硬件实现问题。随着信号处理理论的不断完善和微电子技术的不断进步，直接频率合成技术也
得到了很大的发展。直接数字频率合成是用数字控制方法从一个标准参考频率源产生多种频率的技术，它是把一系列数字量形式的信号通过
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