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新型DDS器件产生正弦波信号和各种调制信号的设计

2012年01月10日 11:34 次阅读

  1 引言

  为了精确地输出正弦波、调幅波、调频波、PSK及ASK等信号,并依据直接数字频率合成(Direct Digital FrequencySvnthesizer,简称DDFS)技术及各种调制信号相关原理,设计了一种采用新型DDS器件产生正弦波信号和各种调制信号的设计方法。采用该方法设计的正弦信号发生器已广泛用于工程领域,且具有系统结构简单,界面友好等特点。

  2 系统总体设计方案

  

新型DDS器件产生正弦波信号和各种调制信号

 

  图1给出系统总体设计方框图,它由单片机、现场可编程门阵列(FPGA)及其外围的模拟部分组成。在FPGA的内部数字部分中,利用 FPGA内部的总线控制模块实现与键盘扫描、液晶控制等人机交互模块的通信,并在单片机与系统工作总控制模块之间的交互通信中起桥梁作用。系统工作总控制可统一控制各个时序模块;各时序模块用于完成相应的控制功能。在模拟部分中,利用无源低通滤波器及放大电路,使AD9851型DDS模块的输出信号成为正弦波和FM调制信号;再利用调幅电路,使FPGA内部DDS模块产生的信号与AD9851输出的载波信号变为调幅信号,同时在基带码控制下通过 PSK/ASK调制电路得到PsK和ASK信号。最后,各路信号选择通道后,经功率放大电路驱动50Ω负载。

  3 理论分析与计算

  3.1 调幅信号

  调幅信号表达式为:

  

 

  式中:ω0t,ωt分别为调制信号和载波信号的角频率;MA为调制度。

  令V(O)=Vocos(ω0t),V(ω)=MAcos(ωt),则V(t)=V(O)+V(O)V(ω)。故调幅信号可通过乘法器和加法器得到;通过改变调制信号V(ω)的幅值改变MA,V(ω)的范围为0.1~l V,MA对应为10%~100%。

  3.2 调频信号

  采用DDS调频法产生调频信号,具体实现方法:通过相位累加器和波形存储器在FPGA内部构成一个DDS模块,用于产生1 kHz的调制信号。其中,波形存储器的数据即为调制信号的幅度值。将这些表示幅度值的数据直接与中心频率对应的控制字相加,即可得到调频信号的瞬时频率控制字,再按调制信号的频率切换这些频率控制字,即可得到与DDS模块输出相对应的调频信号。

  3.3 PSK和ASK信号

  ASK信号是振幅键控信号,可用一个多路复用器实现。当控制信号为1时,选择载波信号输出;当控制信号为0时,不选择载波信号输出;当控制信号由速率为10 Kb/s的数字脉冲序列给出时,可以产生ASK信号。PSK信号是移相键控信号,这里只产生二相移相键控,即BPSK信号。它的实现方法与ASK基本相同,只是在控制信号为0时,选择与原载波信号倒相的输出信号,该倒相信号可由增益倍数为l的反相放大电路实现。

  4 主要功能电路设计

  

调幅电路

 

  

PSK/ASK电路

 

  图2给出调幅电路。它采用ADI公司的乘法器AD835实现。该器件内部自带加法器,可直接构成调幅电路。图3给出PSK/ASK电路。它主要由多路复用器和移相器构成。其中,移相器采用Maxim公司的高速运算放大器MAX477所构成的反相放大电路实现,多路复用器采用ADI公司的 AD7502。当两条通道选择控制线A1AO为ll时,输出原信号;当A1A0为00时,输出原信号的反相信号;当A1A0为01时,无信号输出。这样只要FPGA按固定速率通过Al和AO两条控制线给出基带序列信号,就能相应输出PSK和ASK信号。

  FPGA内部DDS调频电路由分频器、累加器、ROM和AD985l时序控制电路构成。分频器用于得到20 kHz的信号,作为AD985l控制字的切换频率;ROM中存储了1 kHz的正弦波表,接收累加器给出的控制字切换信号,同时向AD985l时序控制模块发送频偏控制字;AD985l时序控制电路根据中心频率并结合频偏控制字向AD985l器件发送频率控制字,以实现DDS调频。

  

功率放大电路

 

  功率放大电路由ADI公司的高速运算放大器AD811和T1公司的缓冲器BUF634构成,如图4所示。AD8ll采用同相放大器接法,将输入信号放大到电压峰峰值为6 V;后级缓冲电路用于提供足够的输出电流,使负载的输出电压峰值稳定在6 V。由于AD81l的输出电流较大,所以在AD811与缓冲器之间串接了一只l kΩ的电阻用于限流。电路调试时发现.输出高频信号有衰减。经过分析获知,主要原因在于后级缓冲器有8 pF的等效输入电容(见图4中虚线),该电容影响电路的高频响应。于是在AD811输出与BUF634输入之间接入了 一只330nF的补偿电容,补偿后的电路高频响应效果良好。

  

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基于DDS的波形发生器设计

基于DDS的波形发生器设计 0 引 言    随着信息技术的发展及测试对象不断丰富,现代电子系...

发表于 2010-01-27 10:49 762次阅读
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基于DSP和DDS的三维感应测井高频信号源实现

基于DSP和DDS的三维感应测井高频信号源实现  引言   高频信号源设计是三维感应测井的重要组...

发表于 2010-01-08 09:49 252次阅读
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基于DDS芯片AD9833的音源发生器设计

基于DDS芯片AD9833的音源发生器设计  在 2008年浙江省大学生电子设计竞赛中,有一个题目...

发表于 2009-11-03 09:01 853次阅读
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小波变换在过零调制信号特征提取中的应用

小波变换在过零调制信号特征提取中的应用 介绍小波变换理论和算法,说明去除信号噪声原理;给出了以db...

发表于 2009-10-12 23:47 642次阅读
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DDS,什么是DDS,DDS的结构

DDS,什么是DDS,DDS的结构 DDS概述 直接数字式频率综合器DDS(Direct Dig...

发表于 2009-09-03 08:42 962次阅读
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模拟调制信号数字化解调技术研究

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发表于 2009-06-16 08:36 933次阅读
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用CMOS锁相回路构成的调制信号解调电路

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发表于 2009-04-15 10:26 289次阅读
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DDS技术及其在BITS中的应用

DDS技术及其在BITS中的应用 在频率合成(FS, Frequency Synthesis)领域...

发表于 2009-02-08 11:13 164次阅读
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基于Matlab的DDS线性调频信号的仿真应用

直接数字频率合成(DDS)是近年来得到迅速发展的一种新的频率合成方法,具有频率切换速度快,很容易提高...

发表于 2008-12-21 14:56 834次阅读
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精确控制DDS输出信号幅度的新方法

精确控制DDS输出信号幅度的新方法 DDS技术作为一种先进的直接数字频率合成技术,用数字控制的方法...

发表于 2008-10-15 08:57 268次阅读
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基于VXI总线的四通道智能化任意波发生器的研制

摘要:介绍了一种基于VXI总线的四通道智能化任意波发生器及波形调制模块。本模块采用DSP+FPG...

发表于 2006-03-24 12:46 229次阅读
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基于软件无线电的多制式信号发生器的设计与实现

摘要:提出了一种软件无线电通用信号发生器的设计方案,包括硬件构成和软件算法的实现。该信号发生器为...

发表于 2006-03-11 13:37 290次阅读
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