高精度正弦信号发生器的研制

论文摘要

频率源是雷达、通信、电子对抗与电子系统实现高性能指标的关键,很多现代电子设备和系统的功能都直接依赖于所用频率源的性能,因此频率源被人们喻为众多电子系统的“心脏”。而当今高性能的频率源均通过频率合成技术来实现。频率合成器是利用一个或多个标准信号,通过各种技术途径产生大量离散频率信号的设备。传统的频率合成器有直接模拟合成法与锁相环合成法两种。直接模拟合成法利用倍频、分频、混频及滤波,从单一或几个参考频率中产生多个所需的频率。该方法频率转换时间快(小于100ns),但是体积大、功耗大,目前已基本不被采用。锁相环式频率合成器具有很好的窄带跟踪特性,可以很好地选择所需频率的信号,抑制杂散分量,并且避免了大量的滤波器,有利于集成化和小型化。但存在高分辨率和快转换速度之间的矛盾,一般只能用于大步进频率合成技术中。直接数字频率合成(DDS)是近年来发展起来的一种新的频率合成技术。其主要优点是相对带宽很宽、频率转换时间极短(可小于20ns)、频率分辨率很高、全数字化结构便于集成、输出相位连续、频率、相位和幅度均可实现程控。因此,能够与计算机紧密结合在一起,充分发挥软件的作用。作为应用,现在已有DDS产品用于接收机本振、信号发生器、通信系统、雷达系统、跳频通信系统等。本系统采用STC89C52RC单片机为核心,辅以必要的模拟,数字电路,构成了一个基于DDS技术的正弦波信号发生器。该软件系统采用4*4键盘操作,以菜单形式进行显示,操作方便简单,软件增加了许多功能。它通过启动DDS,把内存缓存区的数据读出送到DDS后输出相应的频率,并把数据转换为BCD码,通过液晶显示器进行显示。该系统体积小、稳定度、精度极高,方便携带,适用于当代的尖端的通信系统和精密的高精度仪器以及高频无线传输系统等。作者应用DDS技术研制了一个实际的信号发生器,并给出了基于DDS技术,利用AD公司开发的AD9835研制了一个实际的信号发生器,在反复调试后终于实现功能。本文给出了基于DDS技术的信号发生器的电路的电路框图,设计过程和详细的软件程序。通过样机的测试结果,证明本信号发生器达到了预期的设计要求,其性能指标明显优于传统的函数发生器。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 信号发生器的发展与应用
• 1.2 信号发生器的分类
• 1.3 信号发生器的基本结构和原理
• 1.4 信号发生器系统分析
• 1.4.1 系统设计方案
• 1.4.2 控制模块设计方案
• 1.4.3 显示设计方案
• 1.4.4 按键输入模块设计方案
• 第二章 DDS技术
• 2.1 DDS基本原理及性能特点
• 2.2 采用高性能DDS单片电路的解决方案
• 2.2.1 采用低频正弦波DDS单片电路的解决方案
• 2.2.2 自行设计的基于FPGA芯片的解决方案
• 2.3 DDS芯片工作原理
• 第三章 芯片介绍
• 3.1 AD9835结构极其使用
• 3.2 STC89C52RC简介
• 3.2.1 STC89C52RC主要特性
• 3.2.2 功能特性描述
• 3.2.3 STC89C52RC存储器结构
• 3.2.4 STC89C52RC波特率发生器
• 3.3 128*64液晶介绍
• 3.3.1 SMG12864ZK液晶显示模块概述
• 3.3.2 用户指令集
• 3.3.3 显示坐标关系
• 3.3.4 显示步骤
• 3.3.5 游标/闪烁控制
• 第四章 信号发生器的硬件设计
• 4.1 AD9835接法应用
• 4.2 单片机最小系统
• 4.3 键盘识别设计
• 4.4 液晶显示技术
• 4.5 整体电路的分析
• 第五章 信号发生器的软件设计
• 5.1 软件设计的总体思路
• 5.2 单片机程序设计思路及流程图
• 5.3 各部分程序的实现
• 5.3.1 基本优化方法
• 5.3.2 常用的一些优化方法
• 5.3.3 程序优化的一些其它方法
• 第六章 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录