论文部分内容阅读
本文所从事的主要是基于SOPC的次声波合成技术方面的研究。在生物医学、气象学、军事等领域,次声波(频率在10<-4>Hz~20Hz之间)有着广泛应用。
目前,次声波的合成大多使用现成的DDS(直接数字频率合成)芯片,而DDS芯片的大批量生产现在仍处于国外技术垄断,要想合成次声波只有购买国外昂贵的产品。本设计试图利用FPGA实现满足技术要求的DDS专用电路,生成具有自主知识产权的DDS发生器,以此来满足国内应用集成DDS的诸多领域,并在此基础上设计合成次声波的电路。
然而,由于此频段的信号无法通过天线直接发射,我们可以通过两路不同频率的超声波(频率通常在2×10<4>~5×10<8>Hz范围之间)相干来获得,而超声波的产生可以应用DDS原理。利用FPGA产生两路高频正弦信号,再通过压电晶体来产生超声波,最后使这两路超声波在空间干涉就可以产生次声波。本论文的主要任务是完成基于FPGA生成双路高频正弦信号的电路设计。
本文利用直接数字频率合成(DDS)的工作原理来设计次声波的合成,并基于可编程片上系统(SOPC)实现2个DDS信号源。设计的信号源以Cyclone器件为核心,用嵌入在FPGA中的Nios软核CPU作为控制器来实现频率步进,利用FPGA的RAM位放置正弦查找表,同时利用FPGA的逻辑单元实现相位累加等其它数字逻辑功能,实现了两路DDS信号源。
本文就是基于SOPC(System On a Programmable Chip)技术设计了一种直接数字频率合成器,该系统把信号源模块和微处理器控制部分集成到单片FPGA芯片内部。在一个芯片里实现了一个系统的功能,因此可以大大减小处理器外围扩展电路数目,提高系统的集成度,降低外围电路布局走线的复杂度,提高系统的抗干扰能力。由于FPGA的可编程性,所以系统的扩展和升级也更加容易。