dds的基本原理,matlab的DDS实现.docx

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1、直接数字频率合成技术基于Matlab的DDS实现学院:城市轨道交通学院专业:10通信工程_袁楷_1042401056一、 实验要求利用Matlab软件编程实现DDS直接数字频率合成技术.二、实验目的:1、 理解DDS的原理,熟悉整个实现流程,能对简单的DDS实现过程进行一些基本分析;2、 学会运用Matlab软件处理一些信号,对简单的要求能做一些基本处理.三、DDS介绍1、DDS简介自20世纪70年代以来,由于大规模集成电路的发展与计算机技术的普与,开创了另一种频率合成方法直接数字频率合成法DDS即Direct Digital Frequency Synthesis.它突破了模拟频率合成法的原

2、理,从相位的概念出发进行频率合成这种方法不仅可以给出不同频率的正弦波,而且还可以给出初始相位的正弦波,甚至可以给出各种任意波形.这在模拟频率合成法中是无法实现的.相比传统频率合成技术,DDS具有如下一些优点:频率分辨率高,输出频点多,可达2的N次方个频点;频率切换速度快,可达us量级;频率切换时相位连续;可以输出宽带正交信号;输出相位噪声低,对参考频率源的相位噪声有改善作用;可以产生任意波形;全数字化实现,便于集成,体积小,重量轻.在各行各业的测试应用中,信号源扮演着极为重要的作用.但信号源具有许多不同的类型,不同类型的信号源在功能和特性上各不相同,分别适用于许多不同的应用.目前,最常见的信号

3、源类型包括任意波形发生器,函数发生器,RF信号源,以与基本的模拟输出模块.信号源中采用DDS技术在当前的测试测量行业已经逐渐称为一种主流的做法.2、DDS基本原理图1 以ROM正弦查询表为基础组成的DDS原理图在正弦波1周期3600内,按相位划分为若干等分,将各相位所对应的幅值A按二进制编码并存入ROM中.设=60,则1周期内共有60等分.,由于正弦波对1800为奇对称,对900和2700为偶对称,因此ROM中只需存储00 900范围内的幅值码.若以=60计算,在00 900之间共有15等分,其幅值在ROM中共占16个地址单元.因为24=16,所以可按4位地址吗对数据ROM进行寻址.现设幅值码

4、为5位,则在00 900范围内编码关系如表1所示.表1 正弦函数表正弦波信号相位与幅值的关系地址码相位幅度满度值为1幅值编码0000000.000000000001600.1050001100101200.2070011100111800.3090101001002400.406011010101300.5001000001103600.5881001101114200.6691010110004800.7431100010015400.809110101010600.8661110010116600.9141110111007200.9511111011017800.978111111110

5、8400.994111111111901.00011111信号的频率关系设时钟的频率为固定值fC,在CLK的作用下,如果按照0000,0001,0010,1111的地址顺序读出ROM中的数据,即表1中的幅值编码,其正弦信号频率为f01;如果每隔一个地址读一次数据即按0000,0001,0100,1110顺序,其输出信号频率为f02,且f02将比f01提高一倍,即f02=2f01;其余类推.这样,就可以实现直接数字频率合成器的输出频率的调节.上述过程是由控制电路实现的,由控制电路的输出决定选择数据ROM的地址即正弦波的相位.输出信号波形的产生是相位逐渐累加的结果,这由累加器实现,称为相位累加器,

6、如图1所示.在图中,K为累加值,即相位步进码,也称频率码.如果K=1,每次累加结果的增量为1,则依次从数据ROM中读取数据;如果K=2,则每隔一个ROM地址读一次数据;其余类推.因此,K值越大,相位步进越快,输出信号波形的频率就越高.对于n位地址来说,共有2n个ROM地址,在一个正弦波中共有2n个样点数据.如果K=2n,就意味着相位步进为2n,则一个信号周期中只取一个样点,它不能表示一个正弦波,因此不能取K=2n;如果K=2n-1,2n2n-1=2,则一个正弦波中有两个样点,咋何在理论上满足了取样定理,但实际难以实现,一般地,限制K的最大值为kmax=2n-2这样,一个波形中至少有4个样点2n

7、2n-2=4经过D/A变换,相当于四级阶梯波.在后继低通滤波器作用下,可以得到较好的正弦波输出.相应地,K为最小值Kmin=1时,一共有2n个数据组成一个正弦波.根据以上讨论,可以得到如下频率关系.假设控制时钟频率为fC,ROM地址码的位数为n.当K=Kmin=1时,输出频率f0为f0=Kminfc2n故最低输出频率fomin=fc/2n当k=kmax=2n-2时,输出频率f0为f0=Kmaxfc2n故最高输出频率fomax为fomax=fc4在DDS中,输出频率点是离散的,当fomax和fomin已经设定时,其间可输出的频率个数M为M=fomax/fomin=fc4fc2n=2n-2现在讨论

8、DDS的分辨率.如前所述,频率分辨率是两个相邻频率之间的间隔,现在定义f1和f2为两个相邻的频率,若f2=Kfc2n则f2=K+1fc2n因此,频率分辨率f为f=f2-f1=fc2n-Kfc2n得f=fc2n为了改变输出信号频率,除了调节累加器的K值以外,还有一种方法,就是调节控制时钟的频率fc.由于fc不同,读取一轮数据所花时间不同,因此信号频率也不同.用这种方法调节频率,输出信号的阶梯仍取决于ROM单元的多少,只要有足够的ROM空间就能输出逼近正弦的波形,但调节比较麻烦.四、实验内容1、程序实现框图图2 程序框图2、Matlab程序代码%fout: Output frequency %Fs

9、: Sample frequency %Bits: Number of bits of the LUT %endtime: Expected simulation endtime%y: Output sine wave %t: Output timefunction y, t=dds_matlabdelta_F=Fs/2Bits;t=2*pi*/2Bits;LUT=sin;subplotplotfigure;grid ont=0:1/Fs:endtime;N=length;n=1;y=zeros;IND=zeros; % Input Frequency Wordk=floor;index=0;

10、while n=NIND=index;index=index+k;index=mod;n=n+1;endm=IND;IND=IND+1;y=LUT;subplotplotfigure;axis;grid on3、测试结果输入dds_matlab,输出波形图如图3图3 原始波频率为12Hz,输出频率为10Hz波形结论:原始波频率为12Hz,理论上变换后频率为10Hz,实验测得输出频率为10Hz,与理论值相符,实验正确.输入dds_matlab,输出波形图如图4图4 输出频率为100Hz波形结论:实验测得输出频率为10Hz,与理论值相符,实验正确.参考文献1 陈尚松等.电子测量与仪器.:电子工业,2009.2 张明照等.应用MATLAB实现信号分析和处理.:科学,2006.4 / 4

verilog实现DDS波形发生器模块,可实现频率、相位可调,三 ...【云驻共创】华为云数据库DDS产品深度赋能-云社区-华为云FPGA方面DDS信号源设计(附程序电路图)毕业设计(可编辑)再做DDS信号发生器 - 知乎matlab的DDS实现.docx - 迅下文库dds - 其它资源 - 源码中国数字TR组件及其研究.ppt-资源下载DDS正弦信号发生器设计_文档下载数字频率合成器实验_文档之家【小梅哥FPGA进阶教程】第九章 基于串口猎人软件的串口示波器DDS原理一种利用DDS技术实现的变频电源基于DDS(基于直接数字频率合成技术)的信号发生器理论与实践模拟技术中的基于DDS的高精度函数信号发生器研制模拟技术中的经改造的DDS功能用作波特率发生器 基于FPGA的DDS基本信号发生器的设计DDS工作原理基于FPGA的DDS设计方案(一)论文研究-一种高性能DDS芯片原理及在跳频系统中的应用 .pdf模拟技术中的基于DDS技术的波形发生器设计与仿真基于dds的波形发生器_波表数据_dds波形发生器_FPGAverilog_sdo波形_DDS基本原理 的PPt文档下载优秀的 Verilog/FPGA开源项目介绍(十六)- 数字频率合成器DDSDDS器件AD9858实现复杂雷达信号源 (图)时钟与频率合成基本原理DDS+PLL组成频率源的设计方式直接数字频率合成器DDS的优化设计应用DDS芯片AD9835开发的一种高精度频率信号发生器基于FPGA的简易 DDS 信号发生器的设计如何通俗地理解基于查找表的DDS、相位累加器、相位调制器?DDS在数字频率特性测试仪中的应用vivado 基于FPGA的dds学习记录基本原理图的制作DDS技术架构基于FPGA的DDS信号发生器设计(频率、幅度、波形可调)基于DDS技术的波形发生器设计与仿真数字信号处理-07-DDS IP应用实例基于FPGA的DDS多信号发生器的设计与实现 (2013年)
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