DDS信号源的FPGA实现

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1、第17卷第4期电子设计工程2009年4月Vol.17No.4ElectronicDesignEngineeringApr.2009DDS信号源的FPGA实现翟胜伟121，李颖颖，都佰胜（1.西安电子科技大学电子工程学院,陕西西安710071；2.西北工业大学软件学院,陕西西安710072）摘要：采用直接数字频率合成技术（DDS），通过数字控制相位信号的增量在FPGA中实现频率可调的信号发生器，所产生的信号不仅幅度频率灵活可调，并具有频率分辨率高、切换速度快、相位噪声低等优点，因而该系统设计在相关的科研实践中具有重要意义。关键

2、词：FPGA；直接数字频率合成（DDS）；相位累加器;相位噪声中图分类号：TP332文献标识码：A文件编号：1006-6977（2009）04-0045-02ImplementationofaDDSsignalsourcebasedonFPGAZHAISheng-wei1,LIYing-ying2,DUBai-sheng1（1.SchoolofElectronicEngineering,XidianUniversity,Xi′an710071,China；2.SchoolofSoftware,NorthwesternPoly

3、technicalUniversity,Xi′an710072,China）Abstract:Asignalgeneratorisdesignedwiththedirectdigitalfrequencesynthesis（DDS）technology,throughthedigitalcontrollingtheincrementofsignalphaseandaFPGAsystem.Thesignalofthisgeneratorhasmanyadvantagessuchascon-venienceforchanging

4、magnitudeandfrequency,highresolution,highfrequencychangingspeed,reducingphasenoise.Thesignalgeneratorhasbeenusedinallkindsofapplications.Keywords:FPGA；directdigitalfrequencesynthesis（DDS）；phaseaccumulator；phasenoises（t）=cos（2πft）（1）1引言现以采样频率fc对该路信号采样，得到离散序列为：目前直接数字

5、频率合成DDS专用器件大多采用先进特s（n）=cos（2πfTc）n=0，1，2…（2）定工艺技术，并具有高性能，多功能，且其内部数字信号抖动式中：Tc=1/fc为采样周期。小，输出信号的质量高等特点，诸如Qualcomm公司的式（2）所对应的相位序列为：Q2230、Q2334，AnalogDevice公司的AD9955、AD9850等。这准（n）=2πfnTcn=0，1，2…（3）些DDS器件可满足电路设计的多种需求。但其控制方式固该相位序列的显著特性就是线性，即相邻样值之间的相定，在某些系统应用中其功能与系统要求还有一定

6、差距，因位增量是一常数，且仅与信号频率f有关，即相位增量为：此需要与高性能的FPGA器件相结合设计符合某个特定要Δ准（n）=2πfnTc（4）求的系统。DDS专用器件可重配置性结构方便的实现了各种由于频率f与参考源频率fc之间满足：复杂的调制功能，具有良好的实用性和灵活性。因此，这里给fK=（5）出DDS信号源的FPGA设计方案[1-2]。fcM式中：K和M为正整数。2DDS的工作原理和基本结构相位增量为：K直接数字频率合成技术DDS（DirectDigitalFrequencyΔ准（n）=2π（6）MSynthesis）是

7、一种从相位出发直接合成所需波形的频率合成由式（6）可知，若将2π的相位均匀量化为M等份，则频技术。它是以一个固定频率精度的时钟作为参考时钟源，通率为f=（K/M）fc的余弦信号以频率fc采样后，其量化序列的过数字信号处理技术产生一个频率与相位可调的输出信号。样本之间的量化相位增量为一变值K。实质上，它是由设置的二进制控制字对参考时钟做除法运根据以上原理，用变量K构造一个量化序列：算。控制字一般是24~48位字长，因此可认为DDS是数字信准（n）=nK（7）号处理理论的延伸，是数字信号中信号合成的硬件实现。完成准（n）到另一序

8、列s（n）的映射，即由准（n）构造序列：2.1DDS的工作原理2π2π设一路频率为f的余弦信号：s（n）=cos（M准（n））=cos（MnK）=cos（2πfnTc）（8）收稿日期：2008-11-21稿件编号：200811060式（8）是连续时间信号s（t）经采样频率fc为采样后的离作