正弦波調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計

天津工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）正弦波調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計姓名：劉國威院(系)別：電子與信息工程學(xué)院專業(yè)：電子信息工程班級：電子072 指導(dǎo)教師：李金桐職稱：講師2011年6月1日天津工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書題目正弦波調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計學(xué)生姓名劉國威學(xué)院名稱電子與信息工程學(xué)院專業(yè)班級電子072課題類型模擬課題課題意義正弦波信號發(fā)生器是使用最廣泛的信號發(fā)生器，主要用于測量電路和系統(tǒng)的頻率特性、非線性失真、增益及靈敏度等。作為電子技術(shù)領(lǐng)域中最基本的電子儀器，廣泛應(yīng)用于航空航天測控、通信系統(tǒng)、電子對抗、電子測量、科研等各個領(lǐng)域中。通過本課題的研究和設(shè)計，實(shí)際動手的過程中將理論知識在本項(xiàng)目中綜合加以運(yùn)用，對大學(xué)所學(xué)知識有一個系統(tǒng)的鞏固和應(yīng)用，也為畢業(yè)后走上工作崗位積累一定的經(jīng)驗(yàn)。任務(wù)與進(jìn)度要求2011.3—2011.4查閱相關(guān)的文獻(xiàn)和資料，確定并提交整體設(shè)計方案2011.4—2011.5總體設(shè)計，軟硬件設(shè)計，硬件與軟件的調(diào)試測試，實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求2011.5—2011.6書寫論文，準(zhǔn)備論文答辯主要參考文獻(xiàn)1．苗長云，沈保鎖，厲彥峰.現(xiàn)代通信原理及應(yīng)用.電子工業(yè)出版社，20052．劉順蘭吳杰.數(shù)字信號處理.西安電子科技大學(xué)出版社3．潘松，黃繼業(yè).EDA技術(shù)使用教程.科學(xué)出版社4.耿仁義.新編微機(jī)原理及接口技術(shù).天津：天津大學(xué)出版社5.張肅文，陸兆熊.高頻電子線路.北京：高等教育出版社，20046.楊永華，王賢恩.基于DDS技術(shù)的數(shù)控信號源的設(shè)計[J].浙江海洋學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2006，(02)：216~2197.陳小榮.基于DDS的正弦信號發(fā)生器設(shè)計[M].儀器儀表用戶，2006，(04)：53~54起止日期2011年3月1日——2011年6月6日備注院長教研室主任指導(dǎo)教師畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告表2011年3月2日姓名劉國威學(xué)院電子與信息工程學(xué)院專業(yè)電子信息工程班級電子072題目正弦波調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計指導(dǎo)教師李金桐一、與本課題有關(guān)的國內(nèi)外研究情況、課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義：與本課題有關(guān)的國內(nèi)外研究情況：波形發(fā)生器，作為實(shí)驗(yàn)用的一種信號源，是現(xiàn)今各種電子電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計應(yīng)用中必不可少的儀器設(shè)備之一。目前，市場上常見的波形發(fā)生器多為純硬件的搭接而成。近幾年來，國際上波形發(fā)生器技術(shù)發(fā)展迅速，與以前有了很大不同。過去由于頻率很低應(yīng)用的范圍比較狹小，輸出波形頻率的提高，使得波形發(fā)生器能應(yīng)用于越來越廣的領(lǐng)域。波形發(fā)生器軟件的開發(fā)使波形數(shù)據(jù)的輸入變得更加方便和容易。與VXI資源結(jié)合。波形發(fā)生器VXI模塊僅限于航空、軍事及國防等大型領(lǐng)域。隨著信息技術(shù)蓬勃發(fā)展，臺式儀器在走了一段下坡路之后，又重新繁榮起來。新一代臺式儀器具有多種特性，可以執(zhí)行多種功能。而且外形尺寸與價格，都比過去的類似產(chǎn)品減少了一半。目的:利用DDS技術(shù)設(shè)計一個正弦波調(diào)制信號發(fā)生器。實(shí)現(xiàn)對正弦波的調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相。主要內(nèi)容：對正弦波信號發(fā)生器和DDS進(jìn)行詳細(xì)分析，然后基于DDS技術(shù)設(shè)計出整個系統(tǒng)的各個模塊，完成本設(shè)計并達(dá)到設(shè)計目地。意義：學(xué)生要在實(shí)際動手的過程中將理論知識在本項(xiàng)目中綜合加以運(yùn)用，并最終通過實(shí)驗(yàn)分析報告的形式，反過來進(jìn)一步加深對理論知識的鞏固.通過本項(xiàng)目的實(shí)踐訓(xùn)練的學(xué)生，其工程素質(zhì)必將會得到極大的提高。二、進(jìn)度及預(yù)期結(jié)果：起止日期主要內(nèi)容預(yù)期結(jié)果2.25-3.103.12-3.233.24-3.304.01-4.305.01-5.205.21-6.06查閱相關(guān)的文獻(xiàn)確定整體設(shè)計思路和步驟熟練掌握軟件操作平臺硬件設(shè)計及軟件編程硬件與軟件調(diào)試測試，實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求撰寫論文，準(zhǔn)備論文答辯獲取相關(guān)資料確定設(shè)計步驟熟練使用軟件操作平臺完成硬件及程序設(shè)計調(diào)試成功完成論文完成課題的現(xiàn)有條件實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有設(shè)備、儀器。審查意見指導(dǎo)教師：年月日學(xué)院意見主管領(lǐng)導(dǎo)：年月日天津工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）進(jìn)度檢查記錄題目正弦波調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計學(xué)生姓名劉國威學(xué)院名稱電子與信息工程學(xué)院專業(yè)班級電子072指導(dǎo)教師姓名李金桐指導(dǎo)教師職稱講師日期指導(dǎo)記錄3.1提出并解釋畢業(yè)設(shè)計題目和主要內(nèi)容3.8指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)題目和內(nèi)容進(jìn)行資料查詢3.15檢查資料結(jié)果，對系統(tǒng)整體方案進(jìn)行討論3.22指導(dǎo)相關(guān)基礎(chǔ)知識學(xué)習(xí)，明確范圍3.29檢查和指導(dǎo)整體設(shè)計方案，指導(dǎo)學(xué)生著手編程實(shí)現(xiàn)4.4進(jìn)一步對要求進(jìn)行分析和解釋，程序設(shè)計指導(dǎo)4.11程序設(shè)計指導(dǎo)4.18程序設(shè)計指導(dǎo)4.25檢查程序設(shè)計完成情況，指導(dǎo)仿真和測試5.4檢查仿真情況和需要修改的地方5.10仿真指導(dǎo)5.17指導(dǎo)論文的寫作5.22畢設(shè)寫作范圍指導(dǎo)5.26畢設(shè)初稿審查6.2畢設(shè)定稿，指導(dǎo)畢業(yè)生答辯天津工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）評閱表（設(shè)計類）畢業(yè)設(shè)計題目正弦波調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計學(xué)生姓名劉國威學(xué)生班級電子072指導(dǎo)教師姓名李金桐評審項(xiàng)目指標(biāo)滿分評分選題能體現(xiàn)本專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，題目大小、難度適中；學(xué)生工作量飽滿，能得到較全面訓(xùn)練。10題目與生產(chǎn)、科研等實(shí)際問題結(jié)合緊密。10課題調(diào)研文獻(xiàn)檢索能獨(dú)立查閱文獻(xiàn)以及從事其它形式的調(diào)研，能較好地理解課題任務(wù)并提出實(shí)施方案；有分析整理各類信息從中獲取新知識的能力。15外文應(yīng)用能正確引用外文文獻(xiàn)，翻譯準(zhǔn)確，文字流暢。5設(shè)計說明書（論文）設(shè)計圖紙（插圖）簡潔、規(guī)范、無差錯，設(shè)計欄目齊全合理，能正確使用國家標(biāo)準(zhǔn)單位。15設(shè)計說明書（論文）結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，表達(dá)清楚，文字通順，用語正確，基本無錯別字和病句，書寫格式符合規(guī)范。15能根據(jù)畢業(yè)設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)設(shè)計，對數(shù)據(jù)的運(yùn)算及處理正確無差錯，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析準(zhǔn)確。20設(shè)計具有創(chuàng)新性或?qū)嵱脙r值。10合計100意見及建議評閱人簽名： 年月日天津工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）成績考核表學(xué)生姓名劉國威學(xué)院名稱電子與信息工程學(xué)院專業(yè)班級電子072題目正弦波調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計1．畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評語及成績：成績：成績：指導(dǎo)教師簽字：年月日2．畢業(yè)設(shè)計（論文）答辯委員會評語及成績：成績：成績：答辯主席（或組長）簽字：年月日3．畢業(yè)設(shè)計（論文）總成績：a.指導(dǎo)教師給定成績b.評閱教師給定成績c.畢業(yè)答辯成績總成績(a×0.5+b×0.2+c×0.3)DDS芯片的簡單介紹一塊DDS芯片中主要包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計算器三個部分（如Q2220）。頻率控制寄存器可以串行或并行的方式裝載并寄存用戶輸入的頻率控制碼；而相位累加器根據(jù)頻率控制碼在每個時鐘周期內(nèi)進(jìn)行相位累加，得到一個相位值；正弦計算器則對該相位值計算數(shù)字化正弦波幅度（芯片一般通過查表得到）。DDS芯片輸出的一般是數(shù)字化的正弦波，因此還需經(jīng)過高速D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器才能得到一個可用的模擬頻率信號。另外，有些DDS芯片還具有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等調(diào)制功能及片內(nèi)D/A變換器（如AD7008）。圖2-1AD7008內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2.2.6DDS主要芯片表4-1AD公司的常用DDS芯片選用列表2.3正弦波調(diào)制信號發(fā)生器的總體設(shè)計根據(jù)題目要求，本系統(tǒng)主要由主控制器模塊、正弦信號發(fā)生模塊、AM調(diào)幅電路模塊、FM調(diào)頻電路模塊、放大模塊、和人機(jī)界面模塊構(gòu)成。如圖2-2所示。輸出FM輸出FMSPCE061A單片機(jī)倒向器乘法器AD98504051（1）輸出正弦波顯示鍵盤SPCE061A單片機(jī)倒向器乘法器AD98504051（1）輸出正弦波顯示鍵盤放大器放大器輸出AM輸出AMASK/ASK/PSK4051（2）10kbps10kbps1KHz1KHz調(diào)制信號圖2-2系統(tǒng)模塊框圖系統(tǒng)工作時，單片機(jī)按照用戶要求輸出不同的命令控制字，控制AD9850產(chǎn)生不同的正弦波（1KHz~10MHz），經(jīng)放大后輸出正弦波。AD9850產(chǎn)生的載波信號和經(jīng)單片機(jī)控制的4051(1)選通的1KHz的調(diào)制信號加載到乘法器，從而輸出輸出AM信號。FM信號由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。AD9850產(chǎn)生的正弦波引出兩路，一路直接輸入4051(2)，另一路經(jīng)倒向器輸出4051(2)，根據(jù)由單片機(jī)控制的10kbps的碼元選通4051(2)不同的通道輸出ASK信號和PSK信號。天津工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 第三章正弦波調(diào)制信號發(fā)生器的硬件設(shè)計本設(shè)計以凌陽SPACE061A和AD9850為核心器件，按照從上到下的方法，設(shè)計出正弦波調(diào)制信號發(fā)生器，首先設(shè)計總體結(jié)構(gòu)，然后再逐層深入，直至進(jìn)行每一個模塊的設(shè)計。主要由主控制器模塊、正弦信號發(fā)生模塊、AM調(diào)幅電路模塊、FM調(diào)頻電路模塊、輸出放大模塊和人機(jī)界面模塊構(gòu)成。3.1主控制器采用凌陽公司的16位單片機(jī)SPCE061A作為主控制器。SPCE061A是繼μ’nSP?系列產(chǎn)品SPCE500A等之后凌陽科技推出的又一個16位結(jié)構(gòu)的微控制器。與SPCE500A不同的是，在存儲器資源方面考慮到用戶的較少資源的需求以及便于程序調(diào)試等功能，SPCE061A里只內(nèi)嵌32K字的閃存（FLASH）。較高的處理速度使μ’nSP?能夠非常容易地、快速地處理復(fù)雜的數(shù)字信號。因此，與SPCE500A相比，以μ’nSP?為核心的SPCE061A微控制器是適用于數(shù)字語音識別應(yīng)用領(lǐng)域產(chǎn)品的一種經(jīng)濟(jì)的選擇。性能：u16位μ’nSP?微處理器；u工作電壓(CPU)VDD為2.4~3.6V(I/O)VDDH為2.4~5.5VuCPU時鐘：0.32MHz~49.152MHz；u內(nèi)置2K字SRAM；u內(nèi)置32KFLASH；u可編程音頻處理；u晶體振蕩器;u系統(tǒng)處于備用狀態(tài)下(時鐘處于停止?fàn)顟B(tài))，耗電僅為2μA@3.6V；u2個16位可編程定時器/計數(shù)器(可自動預(yù)置初始計數(shù)值)；u2個10位DAC(數(shù)-模轉(zhuǎn)換)輸出通道；u32位通用可編程輸入/輸出端口；u14個中斷源可來自定時器A/B，時基，2個外部時鐘源輸入，鍵喚醒；u具備觸鍵喚醒的功能；u使用凌陽音頻編碼SACM_S240方式(2.4K位/秒)，能容納210秒的語音數(shù)據(jù)；u鎖相環(huán)PLL振蕩器提供系統(tǒng)時鐘信號；u32768Hz實(shí)時時鐘；u7通道10位電壓模-數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)和單通道聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器；u聲音模-數(shù)轉(zhuǎn)換器輸入通道內(nèi)置麥克風(fēng)放大器和自動增益控制(AGC)功能；u具備串行設(shè)備接口；u具有低電壓復(fù)位(LVR)功能和低電壓監(jiān)測(LVD)功能；u內(nèi)置在線仿真電路ICE（In-CircuitEmulator）接口；u具有保密能力；u具有WatchDog功能。2．結(jié)構(gòu)概覽圖3-1SPCE061A的結(jié)構(gòu)圖3.芯片的引腳說明SPCE061A有PLCC84和QFP80兩種封裝。封裝形式為PLCC84的共有84個引腳，其中包括空腳15個，其余管腳功能說明如表3-1所示。QFP80封裝的在引腳方面只是比PLCC84封裝的少了4個空腳。需要更加詳細(xì)的資料可以查看SPCE061A的datasheet。圖3-2SPCE061ALQFP80封裝引腳排列圖表3-1SPCE061A管腳描述管腳名稱管腳編號類型描述IOA[15:8]46~39輸入輸出IOA[15:8]：雙向IO端口IOA[7:0]34~27輸入輸出IOA[7:0]：通過編程，可設(shè)置成喚醒管腳IOA[6:0]：與ADCLine_In輸入共用IOB[15:11]IOB10IOB9IOB8IOB7IOB6IOB5IOB4IOB3IOB2IOB1IOB050~545758596061626364656667輸入輸出輸入輸出輸入輸出輸入輸出輸入輸出輸入輸出輸入輸出輸入輸出輸入輸出輸入輸出輸入輸出IOB[15:11]：雙向IO端口。IOB10~0除用作普通的IO端口，還可作為：IOB10：通用異步串行數(shù)據(jù)發(fā)送管腳TxIOB9：TimerB脈寬調(diào)制輸出管腳BPWMOIOB8：TimerA脈寬調(diào)制輸出管腳APWMOIOB7：通用異步串行數(shù)據(jù)接收管腳RxIOB6：雙向IO端口IOB5：外部中斷源EXT2的反饋管腳IOB4：外部中斷源EXT1的反饋管腳IOB3：外部中斷源EXT2IOB2：外部中斷源EXT1IOB1：串行接口的數(shù)據(jù)傳送管腳IOB0：串行接口的時鐘信號DAC112輸出DAC1數(shù)據(jù)輸出管腳DAC213輸出DAC2數(shù)據(jù)輸出管腳X32I2輸入32768Hz晶振輸入管腳X32O1輸出32768Hz晶振輸出管腳VCOIN70輸入PLL的RC濾波器連接管腳AGC16輸入AGC的控制管腳MICN19輸入麥克風(fēng)負(fù)向輸入管腳MICP21輸入麥克風(fēng)正向輸入管腳V2VREF14輸出電壓源2.0V產(chǎn)生5mA的驅(qū)動電流，可用作外部ADCLine_In通道的最高參考輸入電壓，不可作為電壓源使用MICOUT18輸出麥克風(fēng)1階放大器輸出管腳，管腳外接電阻決定AGC增益倍數(shù)OPI17輸入麥克風(fēng)2階放大器輸入管腳VEXTREF23輸入ADCLine_In通道的最高參考輸入電壓管腳VMIC25輸出麥克風(fēng)電源VADREF22輸出AD參考電壓(由內(nèi)部ADC產(chǎn)生)VDD5,69輸入邏輯電源的正向電壓VSS10,26,71輸入邏輯電源和IO口的參考地VDDIO37,38,56輸入IO端口的正向電壓管腳VSSIO35,36,48輸入IO端口的參考地AVDD24輸入模擬電路（A/D、D/A和2V穩(wěn)壓源）正向電壓AVSS15輸入模擬電路（A/D、D/A和2V穩(wěn)壓源）參考地RESET68輸入低電平有效的復(fù)位管腳SLEEP49輸出睡眠模式(高電平激活)ICE7輸入激活I(lǐng)CE(高電平激活)ICECLK8輸入ICE串行接口時鐘管腳ICESDA9輸入輸出ICE串行接口數(shù)據(jù)管腳TEST3輸入測試模式時接高電平，正常模式時接地GND或懸浮ROMT47輸入測試閃爍存儲器，正常模式時懸浮N/C55輸入正常使用時接地N/C4輸入正常使用時接地N/C6輸入正常使用時接地PFUSE,PVIN20,11輸入程序保密設(shè)定腳。用戶慎重使用。由于SPCE061A內(nèi)置有2K字的SRAM和32K字的內(nèi)存FLASH，能滿足本系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理及液晶顯示所需數(shù)據(jù)的存儲要求CPU時鐘頻率高達(dá)49.152MHz，能滿足速度要求；集成有7通道10位電壓模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC，可以滿足系統(tǒng)采樣調(diào)制信號的要求；一片凌陽SPCE061A單片機(jī)就可以完成整個系統(tǒng)的主要功能，基本不需要擴(kuò)展其他器件，不僅體積小而且可靠性高。而且凌陽單片機(jī)具有C語言風(fēng)格的匯編語言，有與標(biāo)準(zhǔn)C兼容的C語言，C語言函數(shù)可以與匯編函數(shù)互相調(diào)用，使其開發(fā)更加容易，實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)更加簡單。

3.2正弦信號發(fā)生器采用了直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，可采用ADI公司的DDS集成芯片AD9850。AD9850是AD公司生頻率合成器，主要由可編程DDS系統(tǒng)、產(chǎn)的最高時鐘為125MHz、采用先進(jìn)的CMOS技術(shù)的直接高性能模數(shù)變換器（DAC）和高速比較器3部分構(gòu)成，能實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成。圖3-3AD9850的原理框圖AD9850內(nèi)含可編程DDS系統(tǒng)和高速比較器，可實(shí)現(xiàn)全數(shù)字編程控制的頻率合成?？删幊藾DS系統(tǒng)的核心是相位累加器，由一個加法器和一個N位相位寄存器組成，N一般為24～32。每來一個外部參考時鐘，相位寄存器便以步長M遞加。相位寄存器的輸出與相位控制字相加后可輸入到正弦查詢表地址上。正弦查詢表包含一個正弦波周期的數(shù)字幅度信息，每一個地址對應(yīng)正弦波中0°～360°范圍的一個相位點(diǎn)。查詢表把輸入地址的相位信息映射成正弦波幅度信號，然后驅(qū)動DAC輸出模擬量。相位寄存器每過2N/M個外部參考時鐘后返回到初始狀態(tài)一次，相應(yīng)地正弦查詢表。每經(jīng)過一個循環(huán)也回到初始位置，從而使整個DDS系統(tǒng)輸出一個正弦波。輸出的正弦波頻率為：（3-1）為外部參考時鐘頻率。AD9850有40位控制字，32位用于頻率控制（低32位），5位用于相位控制，1位用于電源休眠(Powerdown)控制，2位用于選擇工作方式。這40位控制字可通過并行或串行方式輸入到AD9850。在并行裝入方式中，通過8位總線D0-D7將數(shù)據(jù)輸入到寄存器，在W-CLK的上升沿裝入8位數(shù)據(jù)，并把指針指向下一個輸入寄存器，在重復(fù)5次之后再在FQ-UD上升沿把40位數(shù)據(jù)從輸入寄存器裝入到頻率/相位數(shù)據(jù)寄存器(更新DDS輸出頻率和相位)，同時把地址指針復(fù)位到第一個輸入寄存器。AD9850的復(fù)位(RESET)信號為高電平有效，且脈沖寬度不小于5個參考時鐘周期。AD9850的參考時鐘頻率一般遠(yuǎn)高于單片機(jī)的時鐘頻率（本人所用為單片機(jī)89C51，使用12M晶振），因此AD9850的復(fù)位(RESET)端可與單片機(jī)的復(fù)位端直接相連。圖3-4AD9850引腳圖AD9850系統(tǒng)時鐘的最高頻率可達(dá)180MHz。為了提高系統(tǒng)的電磁兼容能力，AD9850內(nèi)部集成了一個6倍頻器，降低了所需外接時鐘頻率。若外部介入的參考頻率選用20MHz，則經(jīng)AD9850內(nèi)部6倍頻后，系統(tǒng)時鐘頻率相當(dāng)于120MHz。由頻率合成公式可計算出，在此時鐘下的輸出頻率分辨率為：Hz=0.0279（3-2）最大輸出頻率為系統(tǒng)時鐘頻率120MHz，遠(yuǎn)超出本題100Hz的步進(jìn)值，1kHz～10MHzs的要求。AD9851內(nèi)部有5個8位輸入數(shù)據(jù)寄存器，其中32位用于裝載頻率控制字FSW。時序通過對32位控制字的賦值可精確控制最終合成的信號頻率fo。FSW與fo之間的轉(zhuǎn)換公式為：（3-3）其中方波信號可由AD9850芯片產(chǎn)生的正弦信號經(jīng)內(nèi)部高速比較器便可得到，至于三角波信號可由方波信號經(jīng)積分器積分后即可得到。圖3-5AD9850的組成框圖本設(shè)計中40位控制字通過串行方式送入AD9850。系統(tǒng)工作時，單片機(jī)按照用戶要求輸出不同的命令控制字，控制AD9850產(chǎn)生不同的正弦波（1KHz-10MHz），經(jīng)放大后輸出正弦波。串行輸入時AD985040位控制字的產(chǎn)生方法：每一個CLK時鐘上升沿，由控制字輸入口的第8位（25管腳）移入1位控制位（低位先移入），40個W-CLK移位時鐘后，F(xiàn)Q-UD脈沖的上升沿更新輸出頻率，頻率控制字由下式?jīng)Q定(3-4)其中fOUT為AD9850輸出的頻率，為32b的頻率控制字，fCLK為系統(tǒng)時鐘頻率。3.3AM/FM調(diào)制模塊調(diào)制：用信號m(t)去控制載波s(t)的某一個(或幾個)參數(shù)，使之按m(t)的規(guī)律而變化調(diào)制：用信號m(t)去控制載波s(t)的某一個(或幾個)參數(shù)，使之按m(t)的規(guī)律而變化。調(diào)制的目的是提高頻率以便發(fā)射、提高系統(tǒng)的性能、有效利用頻帶。圖3-6調(diào)制過程圖1.AM調(diào)制定義:用信號m(t)去控制載波s(t)的振幅，使已調(diào)波的包絡(luò)按照m(t)的規(guī)律線性變化。(3-5)其中A0是載波振幅，是載波角頻率，是載波起始相位。AM信號表達(dá)式：已調(diào)波為(3-6)載波調(diào)制信號已調(diào)波圖3-7AM調(diào)制過程圖圖3-8AM產(chǎn)生的數(shù)學(xué)模型2.FM調(diào)制用調(diào)制信號m(t)去控制載波s(t)的頻率，頻率調(diào)制就是載波的振幅保持不變，瞬時頻率與調(diào)制信號呈線性關(guān)系(3-7)式中為未調(diào)載波頻率；KF為為調(diào)頻靈敏度。得FM波的時域表示式為(3-8)若調(diào)制信號為單一頻率的正弦波，即(3-9)則FM波的表示式為(3-10)本設(shè)計中，AM信號采用模擬調(diào)制。將AD9850產(chǎn)生的載波信號和由文氏電橋產(chǎn)生的1kHz調(diào)制信號加到乘法器上。單片機(jī)根據(jù)外部調(diào)制度ma，給出不同的地址值，使4051(1)選通不同的通道，接通不同阻值與R0構(gòu)成分壓電路，從而改變載波的電壓幅值，產(chǎn)生AM信號。圖3-9調(diào)制度ma的實(shí)現(xiàn)調(diào)制度ma參數(shù)計算：若文氏電橋產(chǎn)生的電壓幅值為3.5V，AD9850為500mv。則調(diào)制度的計算公式如下：ma=（Vs/2）/（V0/2）=Vs/V0=Vs/500mv（3-11）Vs=ma×500mv=R0/(R0+R)×3.5V（3-12）其中：Vs為輸入信號幅值，V0為載波的幅值。1kHz調(diào)制信號由文氏電橋產(chǎn)生的，其電路圖如圖3-10所示。圖3-101KHz正弦信號發(fā)生器電路圖電路中，R1,C1組成電橋的一個臂。R3,D1,D2與W1組成電橋的另外兩臂，起穩(wěn)定作用。適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)W1，可以得到波形失真小，且工作穩(wěn)定的輸出波形。R3是為了克服二極管死區(qū)而設(shè)的。由于振蕩器的輸出阻抗比較高，直接連在負(fù)載上會影響它的正常工作。圖中A2作為同相放大器接到振蕩器的輸出端，振蕩信號從A2的輸出端引出，輸出信號幅度由W2調(diào)整。FM信號由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。基于FM原理，根據(jù)調(diào)頻信號變化的規(guī)律采用數(shù)字方式控制DDS正弦波發(fā)生器的頻率控制字，直接作用于輸出波形的頻率值，即實(shí)現(xiàn)了對載波的頻率的調(diào)制，該方式下，DDS調(diào)制信號輸出波形頻率與調(diào)制信號頻率控制字成正比，而載波信號頻率控制字又隨調(diào)制信號成正比例變化。利用單片機(jī)內(nèi)部2kHZ的時基中斷，每兩個中斷為一個周期（1kHZ），第1個中斷輸出載頻（100kHZ~10MHZ），第2個中斷促使AD9850輸出載頻減去頻偏的值，便獲得FM信號。其中載波的頻率通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置，頻率控制字的二進(jìn)制碼事先算好并存儲，用來FM信號直接調(diào)用。調(diào)制信號頻率控制字調(diào)制信號頻率控制字調(diào)制信號調(diào)制后的頻率控制字FM已調(diào)調(diào)制后的頻率控制字FM已調(diào)DDS載波信號控制字產(chǎn)生器DDS調(diào)制信號載波信號頻率控制字載波信號頻率控制字圖3-11FM調(diào)頻原理框圖3.4基帶序列產(chǎn)生模塊由單片機(jī)產(chǎn)生的脈沖信號送入74LS165時鐘輸入端，再由它本身帶預(yù)置功能的移位寄存器循環(huán)移位即可獲得10Kbps二進(jìn)制基帶序列信號。3.5ASK、PSK信號產(chǎn)生模塊ASK、PSK采用數(shù)字鍵控的產(chǎn)生方法，圖3-12和圖3-13分別是他們實(shí)現(xiàn)的原理框圖。ASKCOSwtASKCOSwt

S(t）S(t）圖3-12ASK信號調(diào)制原理框圖COSwtCOSwtPSKPSK1800移相1800移相S(t）

S(t）圖3-13PSK信號調(diào)制原理框圖ASK/PSK信號由圖3-14所示電路原理圖產(chǎn)生。工作時將AD9850產(chǎn)生的正弦波信號引出兩路，一路直接輸入4051（2），另一路經(jīng)倒相器后輸入4051(2)，根據(jù)10kbps的碼元選通4051不同的通道以輸出ASK信號。輸出ASK信號時一路接收AD9850產(chǎn)生的正弦波信號，一路接地，4051根據(jù)10kbps的碼元選通不同的通道以實(shí)現(xiàn)PSK信號。圖3-14ASK/PSK信號產(chǎn)生原理圖3.6濾波電路設(shè)計采用一個二階巴特沃茲低通濾波電路及一個運(yùn)算放大器完成，實(shí)為AD811組成的增益為2的低通濾波器。圖3-15低通濾波器3.7放大電路設(shè)計放大部分較為簡單，只需要做一個3倍的電壓放大即可。根據(jù)設(shè)計要求，由于輸出帶負(fù)載能力也很重要，故本設(shè)計采用了高速單運(yùn)算放大器AD811完成末級放大。AD811的帶寬增益積為140MHz，在雙15V供電時，有正負(fù)12V的輸出擺幅，最大輸出電流為100mA，可以滿足設(shè)計要求。為防止自激，實(shí)際中可采用反相3倍電壓放大。天津工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計及仿真結(jié)果分析4.1系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1.1軟件整體流程圖系統(tǒng)上電先對系統(tǒng)進(jìn)行初始化，然后進(jìn)查鍵程序的循環(huán)，主程序流程（見圖4-1）。初始化初始化掃描鍵盤掃描鍵盤FSK/ASKAMFM修改輸出頻率值和FSK/ASKAMFM修改輸出頻率值和命令控制字開10KHz中斷產(chǎn)生碼元循環(huán)1秒程控選擇合適的電阻開2KHz中斷數(shù)字調(diào)制循環(huán)1秒開10KHz中斷產(chǎn)生碼元循環(huán)1秒程控選擇合適的電阻開2KHz中斷數(shù)字調(diào)制循環(huán)1秒輸出頻率值輸出頻率值送AD9850控制字送AD9850控制字圖4-1軟件整體流程圖4.1.2AM信號的流程圖掃描鍵盤掃描鍵盤N是否有AM按鍵按下N是否有AM按鍵按下YY單片機(jī)給出地址單片機(jī)給出地址選擇合適電阻選擇合適電阻輸出AM信號輸出AM信號返回返回圖4-2FM工作子模塊流程圖4.1.3FM信號的流程圖FM信號的產(chǎn)生如流程（見圖4-2）。掃描鍵盤掃描鍵盤NN是否有F是否有FM按鍵按下YY開2KHz中斷開2KHz中斷判斷是否出現(xiàn)過中斷判斷是否出現(xiàn)過中斷NNYY輸出修改后的頻率輸出修改后的頻率N判斷輸出頻率是否1秒N判斷輸出頻率是否1秒YY返回返回圖4-3FM工作子模塊流程圖4.1.3ASK/PSK信號的流程圖掃描鍵盤掃描鍵盤NN是否有按鍵按下是否有按鍵按下YY開10KHz中斷開10KHz中斷判斷是否產(chǎn)生中斷判斷是否產(chǎn)生中斷修改輸出后的頻率修改輸出后的頻率輸出1kbps碼元輸出1kbps碼元控制4051(2)選通控制4051(2)選通返回輸出ASK/PSK信號返回輸出ASK/PSK信號圖4-4FM工作子模塊流程圖4.2仿真及結(jié)果分析4.2.1正弦波信號AD9850內(nèi)部有40位寄存器，其中32位用于頻率控制，5位用于相位控制，1位用于電源休眠，2位廠家保留測試控制。本設(shè)計中40位控制字通過串行方式送入AD9850，時序如圖4-5所示。系統(tǒng)工作時，單片機(jī)按照用戶要求輸出不同的命令控制字，控制AD9850產(chǎn)生不同的正弦波（1KHZ~10MHZ），經(jīng)放大后輸出正弦波。圖4-5AD9850串行輸入時控制字時序圖串行輸入時AD985040位控制字的產(chǎn)生方法：每一個CLK時鐘上升沿，由控制字輸入口的第8位（25管腳）移入1位控制位（低位先移入），40個W-CLK移位時鐘后，F(xiàn)Q-UD脈沖的上升沿更新輸出頻率。4-6正弦波信號如圖4-4所示是用AGILE4NT54622D型數(shù)字示波器測試的正弦波形，其失真小，穩(wěn)定度高。4.2.2AM信號AM信號采用模擬調(diào)制。將AD9850產(chǎn)生的載波信號和由文氏電橋產(chǎn)生的1kHZ調(diào)制信號加到乘法器MC1496上。單片機(jī)根據(jù)外部調(diào)制度ma，給出不同的地址值，使4051（1）選通不同的通道，接通不同阻值與R0構(gòu)成分壓電路（見圖4-5），從而改變載波的電壓幅值，產(chǎn)生AM信號，如圖4-7所示。圖4-7AM信號4.2.3FM信號FM信號由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)。利用單片機(jī)內(nèi)部2kHZ的時基中斷，每兩個中斷為一個周期（1kHZ），第1個中斷輸出載頻（100kHZ~10MHZ），第2個中斷促使AD9850輸出載頻減去頻偏的值，便獲得FM信號（見圖4-7）。其中載波的頻率通過鍵盤進(jìn)行設(shè)置，頻率控制字的二進(jìn)制碼事先算好并存儲，用來FM信號直接調(diào)用。輸出的FM信號如圖4-8所示。圖4-8FM信號4.2.4ASK/PSK信號ASK/PSK信號由圖4-8所示電路原理圖產(chǎn)生。工作時將AD9850產(chǎn)生的正弦波信號引出兩路，一路直接輸入4051(2)，另一路經(jīng)倒相器后輸入4051(2)，根據(jù)10kbps的碼元選通4051(2)不同的通道以輸出ASK信號，如圖4-9所示。輸出ASK信號時，一路接收AD9850產(chǎn)生的正弦波信號，一路接地，4051根據(jù)10kbps的碼元選通不同的通道以實(shí)現(xiàn)PSK信號，如圖4-10所示。圖4-9ASK信號圖4-10PSK信號天津工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 第六章MACROBUTTONAcceptAllChangesInDoc[XXXX...]天津工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 結(jié)論結(jié)論MACROBUTTONAcceptAllChangesInDoc正弦波調(diào)制信號發(fā)生器，作為電子技術(shù)領(lǐng)域中最基本的電子儀器，廣泛應(yīng)用于航空航天測控、通信系統(tǒng)、電子對抗、電子測量、科研等各個領(lǐng)域中。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，對其性能的要求也越來越高。本設(shè)計在對直接數(shù)字頻率合成器(DDS)深入的了解之后，從工程實(shí)際應(yīng)用的角度，完成了一種基于DDS的信號發(fā)生器的設(shè)計。在基于DDS的正弦波調(diào)制信號發(fā)生器設(shè)計中，通過手機(jī)目前DDS技術(shù)的相關(guān)資料，了解國內(nèi)外DDS信號發(fā)生器的相關(guān)制作方法，針對設(shè)計任務(wù)提出了可行方案，本設(shè)計以凌陽SPCE061A單片機(jī)和AD9850為核心器件，充分利用了AD9850強(qiáng)大的功能，輸出頻率可以擴(kuò)展到100Hz~16MHZ，穩(wěn)定度高，失真度小。主要由單片機(jī)產(chǎn)生命令控制字來控制AD9850產(chǎn)生所需的正弦波信號，并巧妙的利用模擬開關(guān)4051實(shí)現(xiàn)調(diào)制度ma的程控和ASK/PSK信號，且10kbps碼元和FM信號完全由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，大大簡化硬件電路，節(jié)約成本。論文給出了系統(tǒng)的整體模塊設(shè)計和各個子模塊設(shè)計，然后給出EDA軟件的仿真結(jié)果。在這次設(shè)計中，細(xì)致深入的了解了DDS這個當(dāng)前電子領(lǐng)域的關(guān)鍵的數(shù)字化技術(shù)，再次詳細(xì)的了解了單片機(jī)方面的知識，在此基礎(chǔ)之上，進(jìn)行了整個正弦波調(diào)制信號發(fā)生器的總體系統(tǒng)，完成了各個模塊的電路構(gòu)思。從系統(tǒng)級上完成了各個電路功能模塊的劃分，并且對子電路模塊提出了具體的實(shí)現(xiàn)方案。本文設(shè)計的正弦波調(diào)制信號發(fā)生器經(jīng)過時序仿真，過程中有個別問題未曾得到解決，但設(shè)計基本達(dá)到了設(shè)計所要求的性能指標(biāo)。本設(shè)計完成后，對我本人來說，深刻地認(rèn)識了理論和實(shí)際的差距只能在實(shí)踐中得到體現(xiàn)。設(shè)計過程中，進(jìn)一步溫習(xí)、鞏固了電子專業(yè)的各方面的知識，積累了一定的設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，這對我以后從事硬件設(shè)計工作將有極大的幫助。天津工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)[1]張肅文，陸兆熊.高頻電子線路（第三版）.北京：高等教育出版社，2002.[2]謝自美.電子線路設(shè)計實(shí)驗(yàn)測試.武漢：華中理工大學(xué)出版社，2006[3]周立功，夏宇聞.單片機(jī)與CPLD綜合應(yīng)用技術(shù).北京航空航天大學(xué)出版社：北京，2004[4]張肅文，陸兆熊.高頻電子線路.北京：高等教育出版社，2004[5]童詩白，化成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2000[6]樊昌信，詹道庸.通信原理.北京：國防工業(yè)出版社，2005[7]楊永華，王賢恩.基于DDS技術(shù)的數(shù)控信號源的設(shè)計[J]，浙江海洋學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)，2006，(02)：216~219[8]陳小榮.基于DDS的正弦信號發(fā)生器設(shè)計[M].儀器儀表用戶，2006，(04)：53~54[9]占細(xì)雄，林君，胡安.基于AD9850的8位幅度可編程信號發(fā)生器[J].吉林大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版)，2003，（1）：18~20[10]高衛(wèi)東，尹學(xué)忠，儲飛黃.AD9850DDS芯片信號源的研制[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2000，（5）：92~98[11]石雄，楊加功，彭世蕤.DDS芯片AD9850的工作原理及其與單片機(jī)的接口[J].國外電子元器件，2001(5):53256.[12]林春方.高頻電子線路[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003[13]黃蕾.基于單片機(jī)的直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)的應(yīng)用與研究.湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2005[14]J.TierneyC.Rader，B.Cold，Adigitalfrequencysynthesizer.IEEETransactiononAudioandElectroacoustics.VOL.AU-19，NO.I.1997[15]AnalogDevices.AD9850Datasheet[EB/OL]天津工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)論文 附錄附錄附件一：程序#include<absacc.h>#include<reg52.h>#include<intrins.h>sbitEOC=P3^3;sbitA0=P2^0;sbitA1=P2^1;sbitA2=P2^2;sbitALE=P2^3;sbitOE=P2^4;sbitSTART=P2^5;unsignedchardout;voidad0809(void){ALE=1;_nop_();START=1;_nop_();ALE=0;_nop_();START=0;}voidfa_song(void){SBUF=dout; while(TI==0);TI=0;}voidmain(void){SCON=0x50;TMOD=0x20;TCON=0x40;PCON=0x00;TH1=0x0bc;TL1=0x0bc;TR1=1;TI=0;P2=0x03;//選擇IN3端口while(1) { ad0809();while(EOC==0);OE=1;_nop_();dout=P0;P1=dout;fa_song();OE=0; }}接收程序：#include<reg51.h>/*3個數(shù)碼管所需的3個位用來做38譯碼*/sbitSEL0=P2^0;sbitSEL1=P2^1;sbitSEL2=P2^2;/*4個擋位****************************/sbitKEY1=P2^4;//1K~10KsbitKEY2=P2^5;//10K~100KsbitKEY3=P2^6;//100K~1000KsbitKEY4=P2^7;//1M~10MsbitP32=P3^2;//4個擋位公用一個鍵sbitP33=P3^3;//加100HZunsignedlongcount1;unsignedlongcount2;unsignedlongcount3;unsignedlongcount4;unsignedlongcount5;unsignedlongsum;/*AD8951定義的變量***********/unsignedcharcon_word[5];unsignedlongK;//K=count*2386;k=fo*23.86，因?yàn)閒o=count*100所以k=count*2386sbitFQ_UD=P3^6;sbitW_CLK=P3^7;sbitwe=P3^4;/*通信用的端口定義與FM的產(chǎn)生***********/unsignedcharasd;//存儲1KHZ調(diào)制信號的幅度sbitKEY_FM=P3^5;unsignedcharcodetab[]={0x0c0，0x0f9，0x0a4，0x0b0，0x99，0x92，0x82，0x0f8，0x80，0x90};/*用來控制1~9的加數(shù)來對4個擋位執(zhí)行加法..p32的鍵，中斷0***********************************/voidint0(void)interrupt0using0//緩慢加100{if(KEY1==0)//1k~10K{if(count1==100)count1=0;else{count1=count1+10; }}if(KEY2==0)//10k~100K{if(count2==1000)count2=0;else{count2=count2+100; }}if(KEY3==0)//100k~1000K{if(count3==10000)count3=0;else{count3=count3+1000; }}if(KEY4==0)//1M~10M{if(count4==100000)count4=0;else{count4=count4+10000;//K=count*14316;k=fo*143.16，因?yàn)閒o=count*100所以k=count*14316 }}}/*步進(jìn)100HZ用中斷*************************************/voidint1(void)interrupt2using2//P3.3{if(count5==100000)count5=0;else{count5=count5+1;//步進(jìn)100HZ }}/*數(shù)碼管掃描***************************************/voidshu_ma_guan(void){unsignedchari;sum=(count1+count2+count3+count4+count5)*100;P0=tab[sum%10];//個位第一個數(shù)碼管以下依次類推SEL0=0;SEL1=0;SEL2=0;for(i=0;i<255;i++);P0=tab[sum%100/10];//十位SEL0=1;SEL1=0;SEL2=0;for(i=0;i<255;i++);P0=tab[sum%1000/100];//百位SEL0=0;SEL1=1;SEL2=0;for(i=0;i<255;i++);P0=tab[sum%10000/1000];//千位SEL0=1;SEL1=1;SEL2=0;for(i=0;i<255;i++);P0=tab[sum%100000/10000];//萬位SEL0=0;SEL1=0;SEL2=1;for(i=0;i<255;i++);P0=tab[sum%1000000/100000];//十萬位SEL0=1;SEL1=0;SEL2=1;for(i=0;i<255;i++);P0=tab[sum%10000000/1000000];//百萬位SEL0=0;SEL1=1;SEL2=1;for(i=0;i<255;i++);P0=tab[sum/10000000];//千萬位SEL0=1;SEL1=1;SEL2=1;for(i=0;i<255;i++);}/*計算*****************************************/voidjisuan(void){con_word[0]=0x01;con_word[1]=K/0x1000000;//主高位先發(fā)送，然后接著往下發(fā)con_word[2]=K%0x1000000/0x10000;con_word[3]=K%0x10000/0x100;con_word[4]=K%0x100;//sum%0x100}/*發(fā)送數(shù)據(jù)*****************************/voidwrite_ad9850(void){unsignedchari;unsignedcharj;unsignedcharm;FQ_UD=0;W_CLK=0;for(m=0;m<1;m++);//yanshifor(i=0;i<5;i++){P1=con_word[i];W_CLK=0;for(j=0;j<1;j++);//yanshiW_CLK=1;for(j=0;j<1;j++);//yanshi}FQ_UD=1;for(m=0;m<1;m++);//yanshiFQ_UD=0;}/*接受第一快單片機(jī)發(fā)來的數(shù)據(jù)*************/voidjie_shou(void){while(RI==0); asd=SBUF;//asd是二進(jìn)制值，電壓V= asd/51;RI=0;}/*定時查鍵***********************************voidtimer0(void)interrupt1using1{TR0=0;shu_ma_guan();TH0=-1000/256;TL0=-1000%256;TR0=1;}*/voidmain(void){SCON=0x50;TMOD=0x20;TCON=0x40;PCON=0x00;TH1=0x0bc;TL1=0x0bc;TR1=1;RI=0;EX0=1;IT0=1;EX1=1;IT1=1;EA=1;P3=0xff;P1=0x00;while(1){sum=(count1+count2+count3+count4+count5)*100;//用于數(shù)碼管顯示shu_ma_guan();while(KEY_FM==0) {shu_ma_guan();jie_shou();K=(count1+count2+count3+count4+count5)*3579+70179*asd;//控制字，頻偏10KHZ jisuan();//執(zhí)行計算 write_ad9850();//發(fā)送數(shù)據(jù) } while(we==0) { K=(count1+count2+count3+count4+count5)*3579;//控制字 jisuan();//執(zhí)行計算 write_ad9850();//發(fā)送數(shù)據(jù)} }}附件二：外文文章ModulatingDirectDigitalSynthesizerinaQuickLogicFPGADanMorelli,VPofEngineeringAccelentSystemsInc.Inthepursuitofmorecomplexphasecontinuousmodulationtechniques,thecontroloftheoutputwaveformbecomesincreasinglymoredifficultwithanalogcircuitry.Inthesedesigns,usinganon-lineardigitaldesigneliminatestheneedforcircuitboardadjustmentsoveryieldandtemperature.AdigitaldesignthatmeetsthesegoalsisaDirectDigitalSynthesizerDDS.ADDSsystemsimplytakesaconstantreferenceclockinputanddividesitdownatoaspecifiedoutputfrequencydigitallyquantizedorsampledatthereferenceclockfrequency.ThisformoffrequencycontrolmakesDDSsystemsidealforsystemsthatrequireprecisefrequencysweepssuchasradarchirpsorfastfrequencyhoppers.Withcontrolofthefrequencyoutputderivedfromthedigitalinputword,DDSsystemscanbeusedasaPLLallowingprecisefrequencychangesphasecontinuously.Aswillbeshown,DDSsystemscanalsobedesignedtocontrolthephaseoftheoutputcarrierusingadigitalphasewordinput.Withdigitalcontroloverthecarrierphase,ahighspectraldensityphasemodulatedcarriercaneasilybegenerated.ThisarticleisintendedtogivethereaderabasicunderstandingofaDDSdesign,andanunderstandingofthespuriousoutputresponse.Thisarticlewillalsopresentasampledesignrunningat45MHzinahighspeedfieldprogrammablegatearrayfromQuickLogic.AbasicDDSsystemconsistsofanumericallycontrolledoscillator(NCO)usedtogeneratetheoutputcarrierwave,andadigitaltoanalogconverter(DAC)usedtotakethedigitalsinusoidalwordfromtheNCOandgenerateasampledanalogcarrier.SincetheDACoutputissampledatthereferenceclockfrequency,awaveformsmoothinglowpassfilteristypicallyusedtoeliminatealiascomponents.Figure1isabasicblockdiagramofatypicalDDSsystemdesign.ThegenerationoftheoutputcarrierfromthereferencesampleclockinputisperformedbytheNCO.ThebasiccomponentsoftheNCOareaphaseaccumulatorandasinusoidalROMlookuptable.AnoptionalphasemodulatorcanalsobeincludeintheNCOdesign.ThisphasemodulatorwilladdphaseoffsettotheoutputofthephaseaccumulatorjustbeforetheROMlookuptable.ThiswillenhancetheDDSsystemdesignbyaddingthecapabilitiestophasemodulatethecarrieroutputoftheNCO.Figure2isadetailedblockdiagramofatypicalNCOdesignshowingtheoptionalphasemodulator.FIGURE1:TypicalDDSSystem.FIGURE2:TypicalNCODesign.TobetterunderstandthefunctionsoftheNCOdesign,firstconsiderthebasicNCOdesignwhichincludesonlyaphaseaccumulatorandasinusoidalROMlookuptable.ThefunctionofthesetwoblocksoftheNCOdesignarebestunderstoodwhencomparedtothegraphicalrepresentationofEuler’sformulaejwt=cos(wt)+jsin(wt).ThegraphicalrepresentationofEuler’sformula,asshowninFigure3,isaunitvectorrotatingaroundthecenteraxisoftherealandimaginaryplaneatavelocityofwrad/s.Plottingtheimaginarycomponentversustimeprojectsasinewavewhileplottingtherealcomponentversustimeprojectsacosinewave.ThephaseaccumulatoroftheNCOisanalogous,orcouldbeconsidered,thegeneratoroftheangularvelocitycomponentwrad/s.Thephaseaccumulatorisloaded,synchronoustothereferencesampleclock,withanNbitfrequencyword.ThisfrequencywordiscontinuouslyaccumulatedwiththelastsampledphasevaluebyanNbitadder.TheoutputoftheadderissampledatthereferencesampleclockbyanNbitregister.WhentheaccumulatorreachestheNbitmaximumvalue,theaccumulatorrollsoverandcontinues.PlottingthesampledaccumulatorvaluesversustimeproducesasawtoothwaveformasshownbelowinFigure3.WhereTrollisthephaseaccumulatorrolloverperiodFoutistheDDSsystemoutputcarrierfrequencyFclkisthereferencesampleclockfrequencyFW(N-1:0)isthefrequencywordinputvalueandthefrequencygranularityisFW(N-1:0)/2NThesampledoutputofthephaseaccumulatoristhenusedtoaddressaROMlookuptableofsinusoidalmagnitudevalues.Thisconversionofthesampledphasetoasinusoidalmagnitudeisanalogoustotheprojectionoftherealorimaginarycomponentintime.Sincethenumberofbitsusedbythephaseaccumulatordeterminesthegranularityofthefrequencyadjustmentsteps,atypicalphaseaccumulatorsizeis24to32bits.SincethesizeofthesinusoidalROMtableisdirectlyproportionaltotheaddressingrange,notall24or32bitsofthephaseaccumulatorareusedtoaddresstheROMsinusoidaltable.OnlytheupperYbitsofthephaseaccumulatorareusedtoaddressthesinusoidalROMtable,whereY<NbitsandYistypicallybutnotnecessarilyequaltoD,andDisthenumberofoutputmagnitudebitsfromthesinusoidalROMtable.FIGURE3Euler’sEquationRepresentedGraphicallySinceanNCOoutputsacarrierbasedonadigitalrepresentationofthephaseandmagnitudeofthesinusoidalwaveform,designershavecompletecontroloverfrequency,phase,andevenamplitudeoftheoutputcarrier.ByaddingaphaseportandaphaseaddertothebasicNCOdesign,theoutputcarrieroftheNCOcanbeMarrayphasemodulatedwhereMequalsthenumberofphaseportbitsandwhereMislessthanorequaltotheYnumberofbitsusedtoaddressthesinusoidalROMtable.ForsystemdesignsthatrequireamplitudemodulationsuchasQAM,amagnitudeportcanbeaddedtoadjustthesinusoidalROMtableoutput.NotethatthisportisnotshowninFigure2andthatthisfeatureisnotdemonstratedinthesampleQuickLogicFPGAdesign.Finally,frequencymodulationisagivenwiththebasicNCOdesign.Thefrequencyportcandirectlyadjustthecarrieroutputfrequency.SincefrequencywordsareloadedintotheDDSsynchronoustothesampleclock,frequencychangesarephasecontinuous.AlthoughDDSsystemsgivethedesignercompletecontrolofcomplexsynthesis,therepresentationofsinusoidalphaseandmagnitudeinanon-lineardigitalformatintroducesnewdesigncomplexities.Insamplinganycontinuous-timesignal,onemustconsiderthesamplingtheoryandquantizationerror.Tounderstandtheeffectso