本文關鍵詞：2.5G采樣率任意波形信號源的研究與實現(xiàn)

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【摘要】：論文來源于寬帶信號模擬源項目。任意波形發(fā)生器(Arbitrary Waveform Generator,AWG)作為一種激勵信號源,不僅能夠產(chǎn)生常規(guī)波形,還能夠輸出不規(guī)則的任意波形,在測試測量領域占據(jù)著重要的地位,已經(jīng)成為通信、雷達、導航等領域常用的復雜波形信號源。AWG主要由三大部分構成,即是波形存儲器,相位累加器與數(shù)模轉(zhuǎn)換器(Digital to Analog Converter,DAC)。在AWG的實現(xiàn)過程中會因為波形幅度的量化引入量化誤差,因為數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊的非線性引入非線性誤差,同時也會因為波形存儲模塊的存儲容量不足而產(chǎn)生相位截斷誤差。這些構成了基于直接數(shù)字式頻率合成(Direct Digital Synthesizer,DDS)技術的AWG實現(xiàn)過程中存在的主要誤差,共同影響著AWG的性能指標。其中DAC的非線性特性是影響寬帶任意波形發(fā)生器波形質(zhì)量的重要因素,論文對由DAC的零階保持特性所引起的衰落進行了詳細說明。首先,本文分析探討了DAC的非線性,重點介紹了零階保持特性所引起的Sinc函數(shù)衰落,分析了FIR低通數(shù)字濾波器用于DAC的非線性特性補償?shù)脑�。并通過了MATLAB仿真,驗證了算法的可行性。然后,本文對內(nèi)部插值原理及其帶來的失真并對常規(guī)的FIR濾波器的基本原理進行了分析,在此基礎上利用一種改進的并行內(nèi)插FIR多相濾波器的算法,用于同時完成插值濾波。此類并行內(nèi)插FIR多相濾波器結構能使FPGA器件在較低的采樣頻率下工作,并且以較低的采樣頻率處理高速任務。在ML605和AD9739A的平臺上,對2.5G采樣率的并行內(nèi)插多相濾波器算法進行了實現(xiàn)。我們通過對所設計的并行FIR多相濾波器進行MATLAB仿真,以獲得濾波器系數(shù),然后再將該系數(shù)運用于任意波形發(fā)生器的FPGA設計中。測試結果說明,該濾波器使各通道的子濾波器工作在較低的采樣頻率下,還對任意波形發(fā)生器過程中DAC的非線性、通道的不平坦性等因素作出了補償,從而使合成輸出波形具有較好的幅頻特性。最后對本文的設計進行了總結,指出了需要改進和優(yōu)化的內(nèi)容:本文中AD9739A采用DDR的原理在時鐘上下沿實現(xiàn)兩路數(shù)據(jù)的同步輸出,可以進一步合理進行時鐘分配以及設置約束條件,提高性能;仍可繼續(xù)優(yōu)化文中并行內(nèi)插FIR多相濾波器算法,以降低FPGA的系統(tǒng)資源和功耗,提高任意波形信號源的性能。
【關鍵詞】：信號產(chǎn)生 任意波形 數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換 并行內(nèi)插 FIR多相濾波器
【學位授予單位】：西安電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN741;TN713;TN791
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號對照表11-12
• 縮略語對照表12-15
• 第一章 緒論15-21
• 1.1 研究背景和意義15-16
• 1.2 國內(nèi)外有關研究現(xiàn)狀及發(fā)展前景16-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀16-17
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀17
• 1.3 論文主要內(nèi)容17-18
• 1.4 論文章節(jié)安排18-21
• 第二章 寬帶信號模擬源原理及誤差分析21-39
• 2.1 DDS的原理及誤差分析21-25
• 2.1.1 DDS原理21-23
• 2.1.2 DDS的特點23
• 2.1.3 DDS的FPGA實現(xiàn)23-24
• 2.1.4 DDS誤差分析24-25
• 2.2 寬帶信號模擬信號源技術方案25-26
• 2.3 系統(tǒng)信號質(zhì)量和誤差分析26-37
• 2.3.1 數(shù)字幅度量化誤差26-28
• 2.3.2 相位截斷誤差28-31
• 2.3.3 DAC器件的Sinc函數(shù)衰落產(chǎn)生原理31-37
• 2.3.4 時鐘相位失配37
• 2.4 本章小結37-39
• 第三章 基于FIR濾波器的Sinc衰落補償技術39-53
• 3.1 FIR濾波器的介紹39-45
• 3.1.1 FIR濾波器的簡介39-40
• 3.1.2 FIR數(shù)字濾波器的結構描述40-41
• 3.1.3 FIR濾波器線性相位條件41-42
• 3.1.4 FIR濾波器的設計方法42-45
• 3.2 基于FIR的ISinc濾波器45-51
• 3.2.1 ISinc濾波器設計原理介紹45-47
• 3.2.2 FIR數(shù)字濾波器的MATLAB仿真及算法描述47-51
• 3.3 本章小結51-53
• 第四章 內(nèi)部插值帶來問題及解決方法53-67
• 4.1 信號源內(nèi)部插值方法53-58
• 4.1.1 插值DDS原理分析53-55
• 4.1.2 時鐘失配帶來的信號失真55-58
• 4.1.3 時鐘失配的解決方法58
• 4.2 基于數(shù)字內(nèi)插技術的并行FIR濾波器58-66
• 4.2.1 插值原理58-60
• 4.2.2 并行FIR濾波器原理及MATLAB仿真60-66
• 4.3 本章小結66-67
• 第五章 FPGA設計實現(xiàn)與測試結果分析67-81
• 5.1 系統(tǒng)硬件平臺67-69
• 5.1.1 ML605簡介67-69
• 5.1.2 AD9739A概述69
• 5.2 AD9739A接口設計69-73
• 5.2.1 AD9739A工作原理及模式69-72
• 5.2.2 FPGA接口設計72
• 5.2.3 AD9739A的時序仿真72-73
• 5.3 并行FIR濾波器算法的設計73-75
• 5.3.1 內(nèi)插FIR多相濾波器的FPGA設計73-74
• 5.3.2 Modelsim仿真結果分析74-75
• 5.4 測試結果75-80
• 5.4.1 頻率準確度和相位噪聲測試75-78
• 5.4.2 諧波測試78
• 5.4.3 掃頻帶寬與帶內(nèi)平坦度測試78-80
• 5.4.4 測試結果分析80
• 5.5 本章小結80-81
• 第六章 總結與展望81-83
• 參考文獻83-87
• 致謝87-89
• 作者簡介89-90

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本文編號：570214