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基于DDS技术的多路同步信号源的设计

发布时间:2020-07-21 18:44:59 阅读: 来源:大鹏卷帘机厂家

摘 要:多路同步数字调相信号源一般采用单片机和多片专用DDS芯片配合实现。该技术同步实现复杂,成本高。给出了一种基于FPGA的多路同步信号源的设计方法,通过VHDL语言硬件编程实现了基于单片FPGA的多路同步信号,数字调相快速准确。利用QuartusⅡ进行综合和仿真验证了该设计的正确性,该设计具有调相方便、速度快、成本低等优点。关键词:DDS;多路同步;VHDL;FPGA

本文引用地址:引 言 实现信号源的多路同步输出,在雷达、通信等多领域有着重要的应用。为了实现此功能,大多数设计是利用多个专用DDS芯片外围借助单片机帮助,实现多信号同步输出,如图1所示。

系统工作时,根据键盘输入,单片机输出频率控制字和相位控制字以及波形选择字,控制专用DDS芯片AD9854产生特定频率和相位的波形,经滤波放大后输出要求的模拟波形。为输出频率相同,相位相关的多路同步信号,控制数据由键盘输入,单片机向各专用DDS芯片输出相同的频率控制字和不同的相位控制字指令,控制各专用DDS芯片输出指定的频率和相位的波形。这样就从整体上实现了频率和相位的连续可调及同步。 AD9854是美国AD公司的DDS系列产品,性能良好,频率可调范围宽。在这样的设计中,利用AD公司的AD9854芯片,尽管有频率可调范围宽,波形丰富,实现调副、调频容易等特点,但是由于是采用分立的专用DDS芯片,各芯片参数很难做到完全相同,参数的差异会造成输出信号频率和相位不同。因此,尽管各DDS芯片采用同一频率字,各个输出信号频率也难以完全相同。同样,由于参数的不一致,波形之间的相位也难以准确调整到位,更重要的是各个信号频率差异的累积效应可能会导致同步失败。另外,专用DDS芯片价格昂贵,设计成本也较高。 基于以上原因,这里给出一种基于单片FPGA的多路同步信号源的设计方案,这种方案具有实现简单、同步性好等优点,且成本较低。

1 基于FPGA技术的多路同步信号源的设计模型 基于FPGA技术的多路同步信号源的整体框图如图2所示。

在本框图中,以三路输出为例,在一个FPGA芯片中,实现了三路基于DDs的信号通道,完成传统上三个专用DDS芯片AD9854完成的功能,实现三路波形的数字输出,在数字信号输出后进行D/A转换,实现三路信号的模拟输出。三个DDS信道频率取自同一个累加器输出的地址值,进行查表,同时相位的加法实现也是针对同一个累加器输出的地址,消除了分立专用DDS芯片计算的误差。由于在一块芯片中实现,所以各DDS信道的参数一致性好,分立专用DDS芯片的外部连线带来的延时误差也被降到最低。因此,通过以上措施,可以大大改善信号的一致性,可实现精准的相位连续调节。

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