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1.课题概述
2.系统仿真结果
3.核心程序与模型
4.系统原理简介
4.1 DDS的基本原理
4.2 DDS的量化性能分析
5.完整工程文件 1.课题概述 数字频率合成器dds的量化性能分析matlab仿真#xff0c;分别定义累加器位宽#xff0c;截位位宽#xff0c;模拟DAC位宽等分别定义累加器位宽截位位宽模拟DAC位宽等分析不同的量化位宽对DDS信号输出频谱的影响。
2.系统仿真结果 放大看 放大看 放大看 3.核心程序与模型
版本MATLAB2022a
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Yo_err mod(n*K,2^(Wbits-Wmsb));
%相位映射输出
Yo_phase cos(2*pi*(Yo_adder-Yo_err)/(2^Wbits));
%量化
Q_interval [-11/(2^(Wdac-1)) : 1/(2^(Wdac-1)) : 1-1/ (2^(Wdac-1))];
%量化码本值
cb [-11/(2^Wdac) : 1/(2^(Wdac-1)) : 1-1/(2^Wdac)];
%频偏分析
[Pxx1,wx1] periodogram(Yo_phase,[],onesided,pp);figure;
subplot(211);
plot(Yo_phase);title(进行10bit DAC位宽截取);
xlim([0,200]);
subplot(212);
psdplot(Pxx1/max(Pxx1),wx1);Yo2 cos(2*pi*Yo_adder/(2^Wbits));
%量化
[~,Yo3] quantiz(Yo2,Q_interval,cb);
%频偏分析
[Pyy2,wy2] periodogram(Yo3,[],onesided,pp);figure;
subplot(211);
plot(Yo3);title(不进行位宽截取);
xlim([0,200]);
subplot(212);
psdplot(Pyy2/max(Pyy2),wy2);%量化
[~,Yo4] quantiz(Yo_phase,Q_interval,cb);%频谱分析
[Pzz3,wz3] periodogram(Yo4,[],onesided,pp); figure;
subplot(211);
plot(Yo4);title(进行相位位宽截取);
xlim([0,200]);
subplot(212);
psdplot(Pzz3/max(Pzz3),wz3);24
4.系统原理简介 数字频率合成器Direct Digital Synthesizer, DDS是一种用于生成精确频率信号的电子设备。与传统的模拟频率合成方法相比DDS具有频率分辨率高、频率切换速度快、相位连续可调等优点。DDS的核心是一个相位累加器和一个波形查找表Look-Up Table, LUT通过将相位累加器的输出作为查找表的地址可以实时生成任意频率和相位的数字波形。
4.1 DDS的基本原理 DDS的基本原理是利用数字信号处理技术来生成所需的模拟信号。DDS主要由相位累加器、波形查找表、数模转换器DAC和低通滤波器LPF等部分组成。DDS的输出信号可以表示为 相位累加器相位累加器是DDS中的核心部分用于实现相位的线性递增。在每个时钟周期相位累加器将其输出与频率控制字Frequency Control Word, FCW相加得到新的相位值。相位累加器的位数决定了DDS的频率分辨率和最大输出频率。
相位累加器的输出可以表示为 波形查找表波形查找表存储了预先计算好的波形数据通常是正弦波或余弦波。相位累加器的输出作为查找表的地址用于从查找表中读取相应的波形数据。查找表的大小和深度决定了DDS的波形质量和内存需求。
数模转换器DACDAC将查找表输出的数字波形转换为模拟信号。DAC的分辨率和线性度直接影响DDS输出信号的精度和失真。
低通滤波器LPF由于DAC输出的信号包含高频分量量化噪声和采样频率的谐波因此需要通过低通滤波器来滤除这些不需要的频率成分得到平滑的模拟信号。
4.2 DDS的量化性能分析
DDS的量化性能主要包括频率分辨率、杂散性能和噪声性能等方面。
频率分辨率DDS的频率分辨率是指DDS能够分辨的最小频率间隔。频率分辨率与相位累加器的位数和DDS的时钟频率有关。 其中N 是相位累加器的位数。增加 N 可以提高频率分辨率但也会增加硬件复杂性和成本。
杂散性能杂散是指DDS输出信号中除了所需频率成分以外的其他频率成分。杂散主要来源于相位截断误差、幅度量化误差和DAC的非线性。
为了改善杂散性能可以采取增加相位累加器和查找表的位数、优化DAC的设计和使用高性能的低通滤波器等措施。
相位截断误差由于相位累加器的位数有限相位值会被截断导致相位不连续和周期性误差。这种误差会在输出频谱中产生杂散。幅度量化误差查找表中的波形数据是有限精度的因此会引入幅度量化误差。这种误差也会在输出频谱中产生杂散。DAC的非线性DAC的非线性会导致输出信号的失真和谐波成分。
噪声性能DDS的噪声主要来源于DAC的量化噪声和系统的热噪声。量化噪声是由于DAC的有限分辨率引起的而热噪声是由于电子器件的热运动引起的。
噪声性能可以通过信噪比Signal-to-Noise Ratio, SNR来衡量。SNR定义为信号功率与噪声功率之比。提高SNR可以通过增加DAC的分辨率、优化电路设计和降低系统温度等方法实现。
5.完整工程文件
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