基于FPGA的兩種DDS實現

引言
DDS(Direct Digital Freqiaency Synthesizers)廣泛應用于雷達系統、數字通信、電子對抗、電子測量等民用軍用設備中。它是隨著半導體技術和數字技術的快速發展而發展起來的新型的頻率合成技術，與傳統的VCO+PLL的模擬方式產生所需頻率相比，DDS技術具有頻率分辨率高，相位噪聲低，帶寬較寬，頻譜純度好等優點。這些技術指標在一個系統中是至關重要的，決定著一個系統的成敗。

1 DDS的基本原理
1．1 頻率合成方式的基本原理
DDFS是根據余弦函數相位和幅值的對應關系，從相位出發，由不同的相位給出不同的電壓幅值，再經過D／A變換和濾波最后得到一定頻率和調頻率的模擬信號。由此可見，DDS有很多功能模塊組成，如圖1所示。

若相位累加器有N位，時鐘頻率為fclk，頻率控制字為FCW。N位的相位累加器可以對時鐘頻率進行2N分頻，所以DDS的精度可以達到：

頻率控制字是用來控制累加器的步進的，累加器的步進為。假設初始的相位偏移△φ=0，則經過N個時鐘周期后相位累加器的輸出θ=2π*FCW*N*(1／2N)。在相位步進△0時，完成2π的相位變化即為完成一個輸出周期，所以20／△θ*Tclk=T0，即：

可見調節FCW可以任意地按照要求改變輸出頻率，這就達到了頻率合成的目的。
1．2 直讀方式DDS的原理
直讀法(DDWS)工作流程是，把所需要的DDS的波形，直接用Matlab抽樣量化，然后把量化的數據直接存儲到FPGA的BlockRAM中，再在時鐘頻率的控制下直接從BlockRAM中讀取數據，D／A后輸出原來波形。