基于STM32单片机的DDS波形合成实时参数控制与显示文献综述

 2022-11-27 15:42:22

文献综述

一、摘要

信号发生器作为一种常用的信号发生装置和信号源,广泛应用于电力电子、测量控制和工业自动化等方面,在日常工作生活中的测量方面有着重要的地位。信号发生器能够为这些设备提供信号源,如正弦信号、方波或三角波等。在数字信号发生器的研究过程中,直接数字频率合成(Direct Digital Synthesizer,DDS)技术对提升电子系统的性能发挥了很重要的作用,因为其具有许多的优点,如可编程和全数字化频率、分辨率高、频率转变速度快、输出相位连续等。[12]

频率分集阵列(Frequency Diverse array, FDA)由于其独特的与距离、角度相关的波束方向图受到了广泛关注。在FDA雷达系统中,各阵元发射的雷达信号的载频是不尽相同的;各阵元信号的基带波形也是不尽相同的。因此在FDA雷达系统中往往需要使用多个DDS模块产生不同阵元的基带信号,需要使用多个锁相环模块产生不同的载频信号。

因此在FDA雷达系统中,高的系统复杂度加大了系统开发中的调试难度。本课题以FDA雷达系统中基于DDS的基带波形设计为应用场景,利用STM32单片机设计一种DDS波形合成中实时参数控制与显示的平台,从而提高对FDA雷达系统信号源调试的便利性。

  1. DDS的技术特点与研究现状

DDS采用全数字技术,从概念到结构都有很大的突破,所以它具有其他频率合成所无法比拟的优越性。

(1)频率分辨率高。若时钟频率不变,DDS频率分辨率仅由相位累加器位数来决定,也就是从理论上得知N越大,就可以得到足够高的频率分辨率。目前,大多数DDS的分辨率在l Hz数量级,许多都小于1 mHz甚至更小,这是其他频率合成器很难做到的;

(2)工作频带较宽。根据Nyquist定律,只要输出信号的最高频率分辨率分量小于或等于时钟频率/2就可以实现。而实际当中由于受到低通滤波器设计以及杂散分布的影响限制,仅能做到理论值的40%左右;

(3)超高速频率转换时间。DDS是一个开环系统。无任何反馈环节,这种结构使得DDS的频率转换时间极短。DDS的频率转换时间可达到纳秒数量级,比使用其他的频率合成方法都要小几个数量级;

(4)相位变化连续。改变DDS输出频率,实际上改变的是每一个时钟周期的相位增量,相位函数的曲线是连续的,只是在改变频率的瞬间其频率发生了突变,因而保持了信号相位的连续性;

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