avatar avatar 我的文献 2.5G采样率任意波形信号源的研究与实现 作者 张玉茹 单位 西安电子科技大学 关键词 信号产生; 任意波形; 数字模拟转换; 并行内插; FIR多相滤波器
摘要
论文来源于宽带信号模拟源项目。任意波形发生器(Arbitrary Waveform Generator,AWG)作为一种激励信号源,不仅能够产生常规波形,还能够输出不规则的任意波形,在测试测量领域占据着重要的地位,已经成为通信、雷达、导航等领域常用的复杂波形信号源。AWG主要由三大部分构成,即是波形存储器,相位累加器与数模转换器(Digital to Analog Converter,DAC)。在AWG的实现过程中会因为波形幅度的量化引入量化误差,因为数模转换模块的非线性引入非线性误差,同时也会因为波形存储模块的存储容量不足而产生相位截断误差。这些构成了基于直接数字式频率合成(Direct Digital Synthesizer,DDS)技术的AWG实现过程中存在的主要误差,共同影响着AWG的性能指标。其中DAC的非线性特性是影响宽带任意波形发生器波形质量的重要因素,论文对由DAC的零阶保持特性所引起的衰落进行了详细说明。首先,本文分析探讨了DAC的非线性,重点介绍了零阶保持特性所引起的Sinc函数衰落,分析了FIR低通数字滤波器用于DAC的非线性特性补偿的原理。并通过了MATLAB仿真,验证了算法的可行性。然后,本文对内部插值原理及其带来的失真并对常规的FIR滤波器的基本原理进行了分析,在此基础上利用一种改进的并行内插FIR多相滤波器的算法,用于同时完成插值滤波。此类并行内插FIR多相滤波器结构能使FPGA器件在较低的采样频率下工作,并且以较低的采样频率处理高速任务。在ML605和AD9739A的平台上,对2.5G采样率的并行内插多相滤波器算法进行了实现。我们通过对所设计的并行FIR多相滤波器进行MATLAB仿真,以获得滤波器系数,然后再将该系数运用于任意波形发生器的FPGA设计中。测试结果说明,该滤波器使各通道的子滤波器工作在较低的采样频率下,还对任意波形发生器过程中DAC的非线性、通道的不平坦性等因素作出了补偿,从而使合成输出波形具有较好的幅频特性。最后对本文的设计进行了总结,指出了需要改进和优化的内容:本文中AD9739A采用DDR的原理在时钟上下沿实现两路数据的同步输出,可以进一步合理进行时钟分配以及设置约束条件,提高性能;仍可继续优化文中并行内插FIR多相滤波器算法,以降低FPGA的系统资源和功耗,提高任意波形信号源的性能。
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