DDS信號源的FPGA實現
加入技術交流群
1 引言
目前直接數字頻率合成DDS專用器件大多采用先進特定工藝技術，并具有高性能，多功能，且其內部數字信號抖動?。敵鲂盘柕馁|量高等特點，諸如Qualcomm公司的Q2230、Q2334，Analog Device公司的AD9955、AD9850等。這些DDS器件可滿足電路設計的多種需求。但其控制方式固定．在某些系統應用中其功能與系統要求還有一定差距，因此需要與高性能的FPGA器件相結合設計符合某個特定要求的系統。DDS專用器件可重配置性結構方便的實現了各種復雜的調制功能，具有良好的實用性和靈活性。因此，這里給出DDS信號源的FPGA設計方案。
2 DDS的工作原理和基本結構
直接數字頻率合成技術DDS(Direct Digital Frequency Synthesis)是一種從相位出發直接合成所需波形的頻率合成技術。它是以一個固定頻率精度的時鐘作為參考時鐘源，通過數字信號處理技術產生一個頻率與相位可調的輸出信號。實質上．它是由設置的二進制控制字對參考時鐘做除法運算?？刂谱忠话闶?4~48位字長，因此可認為DDS是數字信號處理理論的延伸，是數字信號中信號合成的硬件實現。
2．1 DDS的工作原理
設一路頻率為f的余弦信號：
現以采樣頻率fc對該路信號采樣，得到離散序列為：
式中：Tc=1/fc為采樣周期。
式(2)所對應的相位序列為：
該相位序列的顯著特性就是線性，即相鄰樣值之間的相位增量是一常數，且僅與信號頻率f有關，即相位增量為：
由于頻率．廠與參考源頻率fc之間滿足：
式中：K和M為正整數。
相位增量為：
由式(6)可知，若將2π的相位均勻量化為M等份，則頻率為f=(K/M)fc的余弦信號以頻率fc采樣后，其量化序列的樣本之間的量化相位增量為一變值K。
根據以上原理，用變量K構造一個量化序列：
完成φ(n)到另一序列s(n)的映射，即由φ(n)構造序列：
式(8)是連續時間信號s(t)經采樣頻率fc為采樣后的離散時間序列。根據采樣定理，當
時，s(n)經低通濾波器濾波后，可唯一恢復s(t)?？梢姡ㄟ^上述系列變換．變量K將唯一確定一個單頻模擬余弦信號s(t)：
該信號頻率為：
式(11)是DDS方程，在實際的DDS中，一般取M=2N,N為正整數，于是DDS方程可寫成：
評論