通用通信时钟源的研制和实现

论文摘要

直接数字频率合成(DDS)是继直接式和锁相式频率合成技术之后的新一代频率合成技术,它是从相位的概念出发进行频率合成,在硬件上实现了全数字结构,具有诸多优越性能,近十几年来得到了飞速的发展。在通信、雷达、电子对抗等多方面逐步得到广泛应用。本文对直接数字频率合成技术进行了较为系统的研究。 本文系统论述了DDS的基本结构、工作原理以及当前国内外的研究情况和发展趋势。对杂散性能较差、功耗较大是目前数字频率合成技术应用受到限制的主要原因。 根据开发的要求,选择的是ADI公司DDS产品AD9852。对实际频谱测试的曲线进行详细的分析,对于选用不同的时钟频率和DDS内部时钟乘法器的倍数,其杂散性能和相位噪声性能也不一样,其中有些情况会除了在理论分析中相位截断误差及幅度量化误差产生的杂散来源之外,还存在另一主要杂散来源即是DDS的非线性及时钟泄露与输出信号及其他谐波产生的杂散。 本论文的着重点在于实际的应用,该系统设计出来后的主要用途也就是用在工程上实际上的异常测试。 期望达到的功能第一可以产生任意频率的波形(当然这里所谓任意是需要根据芯片所决定);第二输出的频率波形是TTL的电平,主要是工程上常用的方波和正弦波;第三实现按正弦变化规律变化的任意抖动和漂移(尤其是任意抖动也需要由芯片的性能所决定),根据这些功能的实现,对该系统的输出也作了输出的频率的频谱和相噪性能分析。综合芯片的型号,选择了ADI公司AD9852。尤其在实现任意抖动和漂移源的这功能,这在实际工作应用中可以得到广泛的应用。最后作者利用所产生的抖动源对如何测量锁相环的捕捉带给出了自己的一些想法。 本文的重点论述了该单板的硬件和软件的实现过程,最后通过对大量的实验数据和实验图形进行分析,证明该单板在实际过程中的正确性。由于个人在当时设计考虑不周,再加上能力和知识方面的不足,在设计过程中还是存在很多缺陷。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 直接数字频率合成技术的国内外研究状况及发展趋势
• 1.3 作者所做的工作
• 1.4 本文的结构
• 第二章 DDS的基本原理及性能分析
• 2.1 DDS基本结构
• 2.2 DDS输出的频谱特性
• 2.2.1 理想情况下DDS输出频谱特性
• 2.2.2 非理想情况下DDS输出的频谱特性
• 第三章 硬件电路原理设计
• 3.1 硬件功能模块
• 3.1.1 硬件系统结构的详细说明：
• 3.2 硬件电路的原理
• 3.2.1 电源的设计
• 3.2.2 主振荡器设计模块
• 3.2.3 MCU详细设计说明
• 3.2.4 MCU外围接口控制电路说明
• 3.3 PCB设计
• 3.3.1 热设计
• 3.3.2 布局和走线
• 3.3.3 防静电
• 3.4 单板设计实物图
• 第四章 逻辑和软件的设计
• 4.1 逻辑设计说明
• 4.1.1 FGPA硬件设计
• 4.1.2 逻辑功能实现
• 4.2 软件设计说明
• 4.2.1 MCU软件
• 4.2.2 后台软件
• 第五章 硬件调试及实验结果分析
• 5.1 硬件单板的调试
• 5.1.1 检测单板的主要电压值
• 5.1.2 MCU单片机的调试
• 5.1.3 D／A调试过程
• 5.1.4 DDS调试过程
• 5.1.5 后台界面与单板调试的过程
• 5.1.6 FPGA调试过程
• 5.2 实验测试的结果分析
• 5.2.1 杂散分析
• 5.2.2 相噪分析
• 5.2.3 任意频率的输出
• 5.2.4 任意频率波形
• 5.2.5 测量抖动和漂移的波形
• 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 设计单板原理图