基于FPGA的兩種DDS實(shí)現(xiàn)

引言
DDS(Direct Digital Freqiaency Synthesizers)廣泛應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)、數(shù)字通信、電子對(duì)抗、電子測(cè)量等民用軍用設(shè)備中。它是隨著半導(dǎo)體技術(shù)和數(shù)字技術(shù)的快速發(fā)展而發(fā)展起來(lái)的新型的頻率合成技術(shù)，與傳統(tǒng)的VCO+PLL的模擬方式產(chǎn)生所需頻率相比，DDS技術(shù)具有頻率分辨率高，相位噪聲低，帶寬較寬，頻譜純度好等優(yōu)點(diǎn)。這些技術(shù)指標(biāo)在一個(gè)系統(tǒng)中是至關(guān)重要的，決定著一個(gè)系統(tǒng)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(jù)余弦函數(shù)相位和幅值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從相位出發(fā)，由不同的相位給出不同的電壓幅值，再經(jīng)過(guò)D／A變換和濾波最后得到一定頻率和調(diào)頻率的模擬信號(hào)。由此可見(jiàn)，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(shí)鐘頻率為fclk，頻率控制字為FCW。N位的相位累加器可以對(duì)時(shí)鐘頻率進(jìn)行2N分頻，所以DDS的精度可以達(dá)到：

頻率控制字是用來(lái)控制累加器的步進(jìn)的，累加器的步進(jìn)為。假設(shè)初始的相位偏移△φ=0，則經(jīng)過(guò)N個(gè)時(shí)鐘周期后相位累加器的輸出θ=2π*FCW*N*(1／2N)。在相位步進(jìn)△0時(shí)，完成2π的相位變化即為完成一個(gè)輸出周期，所以20／△θ*Tclk=T0，即：

可見(jiàn)調(diào)節(jié)FCW可以任意地按照要求改變輸出頻率，這就達(dá)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(shù)據(jù)直接存儲(chǔ)到FPGA的BlockRAM中，再在時(shí)鐘頻率的控制下直接從BlockRAM中讀取數(shù)據(jù)，D／A后輸出原來(lái)波形。