MATLAB课程设计报告 DDS信号发生器.docVIP

电子信息系统仿真与设计 课程设计报告 设计课题: DDS信号发生器 姓 名: 学 院: 信息工程学院 专 业: 班 级: 学 号: 日 期 指导教师: 山东大学威海分校信息工程学院 课程设计的题目：DDS信号发生器 课程设计的要求：产生1—1000HZ，幅度可调，平滑正弦波。 摘要：直接数字式频率合成器（DDS）是近年来发展非常迅速的一种器件，它采用全数字技术，具有分辨率高、频率转换时间短、相位噪声低等特点，并具有很强的调制和其它功能。Simulink是MATLAB的重要组成部分，提供建立系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察仿真结果等功能。本次实验主要使用Simulink 仿真软件,阐述了直接数字频率合成技术(DDS) 的特点和基本工作原理;在Simulink 环境下建立DDS 模型,仿真DDS 输出波形。 关键词：DDS、Simulink、系统仿真 0 DDS工作原理 DDS的基本思想是在存储器存入正弦波的L个均匀间隔样值，然后以均匀的速度把这些样值输出到数模转换器，将其转换成模拟信号。最低输出频率的波形会有L个不同的点。同样的数据输出速率，但存储器中的值每隔一个值输出一个，就能产生二倍频的波形。以同样的速率，每隔K个点输出就得到K倍频率波形。频率分辨率与最低分辨率一样。其上限频率由Nyquist速率决定，与DDS所用的工作频率有关。DDS的组成如图1所示 它由一位相位累加器、只读存储器（ROM）、数/模转换器（DAC）和低通滤波器组成，Fclk为时钟频率。相位累加器和ROM构成数控振荡器。相位累加器的长度为N，用频率控制字K去控制相位累加器的次数。每来一个时钟脉冲fs，加法器将频率控制字k与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。累加寄存器将加法器在上一个时钟脉冲作用后所产生的新相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字k相加。这样，相位累加器在时钟作用下，不断对频率控制字进行线性相位累加。由此可以看出，相位累加器在每一个时钟脉冲输入时，把频率控制字累加一次，相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的溢出频率就是DDS输出的信号频率。用相位累加器输出的数据作为波形存储器（ROM）的相位取样地址，这样就可把存储在波形存储器内的波形抽样值（二进制编码）经查找表查出，完成相位到幅值转换。波形存储器的输出送到D／A转换器，D／A转换器将数字量形式的波形幅值转换成所要求合成频率的模拟量形式信号。低通滤波器用于滤除不需要的取样分量，改变ROM中的数据值，就可以得到不同的波形，如正弦波、三角波、方波、锯齿波等周期性的波形。 1 DDS设计思想 在参考时钟的控制下,相位累加器对频率控制字K 进行累加,得到的相位码对波形存储器寻址,使之输出相应的幅度码,经过数模转换器得到相应的阶梯波,最后经低通滤波器得到连续变化的所需频率的波形。 2 DDS仿真模型的建立 根据DDS的基本原理建立仿真模块图如图2所示， 其中,时钟模块可用Sources 中的Pulse Generator 。频率控制字K 模块用Sources 中的Constant 模块。相位累加器模块由Subsystem 中的Triggered Subsystem、Math Operations 中的Add 和Unit Delay ( 实现计数累加)构成。ROM查找表使用自定义Fcn 正弦函数实现,该模块还包括了DAC 模块。LPF 用库Signal ProcessingBlockset 下Filter designs 中的Analog filter design 模块。信号显示用Sinks 中的Scope ,Display 模块。DDS的Simulink模型如下图所示。3 DDS系统仿真分析 3.1 DDS系统仿真模块的参数的设定。 设方波生成器的频率为f1, 频率控制字K 模块Constant的值为K，自定义函数的频率为f2,自定义函数的变量为u。 在一秒的时间内（t=1s），方波的生成个数p,p=f1; 最终的自变量u, u=K*f1; 在1秒内扫过的相位为,=u*2*pi*f2=K*f1*2*pi*f2。 在一秒内sin函数的个数为X =/(2*pi),X=K*f1*f2. 正弦波的频率为f=K*f1*f2。 在设定参数的过程中，令K=1,所以f=f1*f2d. 我在设定的过程中，Fcn=sin(u*f*2*pi),其中f*2*pi比较小时，输出的波形更平滑，设定f*2*pi=1/200,所以f2=1/(400*pi),所以f1=400*pi。 在设定参