基于FPGA波形存储法合成大宽带DDS信号源设计与实现.pdf

本文阐述了基于FPGA波形存储法合成大宽带DDS信号源的设计与实现。直接数字合成（DDS）技术是一种通过数字方式合成波形的技术，其核心为直接数字波形合成（DDWS）。本文提出了一种在高速率、大带宽条件下，使用DDWS产生宽带雷达线性调频信号（LFM）的设计方法，并详细分析了系统的硬件架构和软件设计模块。 在硬件方面，本文设计了一个使用单片高速FPGA作为控制核心的系统。FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可以被用户通过编程来配置的数字集成电路，它具有在硬件中实现复杂逻辑的功能。FPGA因其灵活性和高性能的特点，在数字信号处理领域广泛应用。设计中还使用了双路单通道的DAC（Digital to Analog Converter，数字模拟转换器）芯片进行数模转换。 软件设计方面，本研究利用ISE（Integrated Synthesis Environment）软件进行硬件程序的设计。ISE是Xilinx公司推出的一种FPGA设计工具，可以实现逻辑设计的综合、仿真以及生成可用于FPGA配置的比特流文件。本系统软件设计模块包括了高速率信号的合成与处理，以及控制逻辑的实现。 系统可以产生的信号源具有很高的时钟频率（400MHz）和较宽的时宽（16μs以内），同时带宽高达320MHz以下。这样的参数能够满足大宽带雷达信号源的需求。 研究中对基带信号的质量也进行了详细的分析。例如，分析了杂散频率的滤除效果、带内平坦度、脉冲压缩结果以及调频斜率的线性度和I/Q正交性。杂散频率是指在信号处理过程中产生的、不属于信号频率范围内的频率分量，它们会对信号源的质量产生影响。通过适当带宽的低通滤波器可以滤除杂散频率，保证输出信号的纯净度。基带信号的带内平坦度是指信号在规定的带宽内的幅度变化程度，通常越小越好。脉冲压缩结果的分析有助于了解信号的时域特性。调频斜率的线性度对于雷达信号的精确性至关重要。I/Q正交性是指信号的同相（In-phase）分量和正交（Quadrature）分量之间的相位关系是否精确正交，这是数字通信系统中的一个重要参数。这些参数的分析结果均表明，系统设计满足了设计要求并取得了良好的效果。 文章给出了关键词：直接数字波形存储、直接数字合成、线性调频信号、Matlab波形存储、高速FPGA。这些关键词不仅代表了文章的主要研究内容，也指出了实现该设计所必需的技术和工具。中图分类号TN741表明这篇文章属于电子电路与系统领域的研究，文献标识码A表示该文献为重要文献。 本设计易于实现，并且适合于工程应用，这意味着该研究成果不仅具有理论意义，还具有很高的实际应用价值，能够应用于雷达、通信和其他需要高速宽带信号源的领域。