FPGA实现的直接数字频率合成器DDS 基于DDS技术的任意波形发生器研究

关于DDS集成电路芯片 高速实时信号生成 目前高速实时信号生成的热点问题是直接数字信号生成（DDS），其基本结构可以分为相位累加型DDS和数据存储型DDS。 (1)数据存储型DDS 这种DDS芯片把要产生的信号波形存储于数据存储器，之后以一定的时钟速率将数据读出后送DAC芯片，经低通滤波产生所需的信号波形。其最大的优点是信号产生灵活，可以产生任意波形。问题是波形时间长度受存储量限制。 (2)相位累加型DDS(如图4) 这种DDS芯片采用相位累加器和正弦查找表的方法，可以通过数字控制生成正弦信号、线性调频信号、相位编码信号等多种信号形式，信号时间长度不受限制，因此是目前DDS芯片中的常用类型。其主要问题是只能产生某些特定类型的信号，不能产生任意要求的信号波形。 (3)DDS主要性能指标 描述DDS的主要性能指标包括：(a)时钟频率；(b)输出频率范围：一般为时钟频率的40%；(c)频率分辨率：取决于相位累加器位数、时钟频率；(d)输出杂散：来源于相位截断、幅度量化、DAC非线性；(e)输出相位噪声：来源于时钟不稳、相位截断、幅度量化、DAC非线性等等。 (4)DDS主要优缺点分析 DDS主要优点包括：(a)频率分辨率极高：取决于相位累加器位数、时钟频率；(b)输出相对带宽大：0～时钟频率的40%；(c)频率转换时间极短：可达ns量级；(d)频率捷变的相位连续性；(e)任意波形输出能力；(f)可实现数字调制性能。 DDS主要缺点是： (a)工作频带限制：最高1GHz左右；(b)相位噪声大、杂散抑制差：来源于时钟不稳、相位截断、幅度量化、DAC非线性等等。 (5)DDS当前水平及应用 (a)DDS当前水平(如表2)： (b)DDS应用：通信、雷达、GPS(全球定位系统))、蜂窝基站、图像处理、HDTV等等。

系统采用Xilinx公司生产的型号为XC3S200的FPGA芯片和Maxim公司生产的型号为MAX5885的专用D/A芯片，利用直接数字频率合成技术，通过Xilinx公司的ISE 9.2开发软件，完成DDS核心部分即相位累加器和ROM查找表的设计。可得到相位连续、频率可变的信号。经过电路设计和模块仿真，验证了设计的正确性。由于FPGA的可编程性，使得修改和优化DDS的功能非常快捷。

频率合成器是发射系统和接收系统中的核心器件，采用相位负反馈频率控制技术，具有良好的窄带载波跟踪性能和带宽调制跟踪性能，为系统上、下变频提供本振信号，对相位噪声和杂散具有很好的抑制作用，通过锁相频率合成技术实现的频率源已经在雷达、通信、电子等领域得到了广泛应用。 本文以GPS信号源设计为参考，介绍ADI公司的频率合成器ADF4360-4在GPS信号源设计中的典型应用。

锁相环CD4046设计频率合成器，实现频率1KHz到999KHz变化，步进为1KHz

参考资料-基于AD9852的数字频率合成器的设计与实现.zip

基于MC145152的锁相频率合成器实现、电子技术,开发板制作交流

本文基于对目前频率合成技术的横向比较，详细介绍了频率合成技术的历史、现状；介绍并分析了几种主要频率合成技术的基本原理，最后，介绍了频率合成技术数字化、集成化和软件化。本文对全面了解频率合成技术具有非常重要的实际应用价值。

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基于vhdl的直接数字频率合成器的设计，已经经过调试，可直接使用，频率控制字32位