基于Verilog HDL的DDS實現(xiàn)（中1）

kswork

第一章 前言


頻率合成技術(shù)就是把一個或者多個高穩(wěn)定度、高準確度的參考頻率，經(jīng)過各種信號處理技術(shù)，生成具有同等穩(wěn)定度和準確度的各種離散頻率。參考頻率可由晶體振蕩器產(chǎn)生，合成的離散頻率與參考頻率有嚴格的比例關(guān)系，并具有同等的穩(wěn)定度和準確度。頻率合成技術(shù)是實現(xiàn)高性能頻率源的重要手段。頻率源的性能是影響雷達、電子對抗、儀器儀表等系統(tǒng)性能的關(guān)鍵問題。

頻率合成器件的主要性能指標

①頻率范圍（帶寬）；

②頻率分辨率；

③頻率轉(zhuǎn)換時間；

④頻率準確度和穩(wěn)定度；

⑤頻譜純度（主要影響因素是相位噪音和寄生干擾）。

DDS（直接數(shù)字合成）技術(shù)：采用數(shù)字化技術(shù)，通過控制相位的變化速度來直接產(chǎn)生各種頻率的信號。在帶寬、頻率分辨率、頻率轉(zhuǎn)換時間、相位連續(xù)性（相位變化連續(xù)）、調(diào)制輸出（對輸出信號易實現(xiàn)多種調(diào)制）和集成化等方面，都遠遠超過傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)。但是DDS技術(shù)把幅度和相位信息也都用數(shù)字量表示，故將會產(chǎn)生量化精度和量化噪音，從而造成輸出信號的幅度失真和相位失真，使得DDS的輸出信號雜散較大（雜散頻率多）；同時DDS的輸出信號頻帶有限（為了有效分開輸出頻率和鏡像頻率，最高頻率應(yīng)該<0.5fs，更高的fs 要求器件的工作頻率更高），這是限制DDS技術(shù)發(fā)展的主要問題之一。然而，由于DDS是全數(shù)字化結(jié)構(gòu)，易于集成、功耗低、體積小、重量輕、可靠性高、易于程控、使用靈活，性價比很高，故廣為采用。

第二章 DDS算法原理[1]
DDS技術(shù)是一種新的頻率合成方法，是頻率合成技術(shù)的一次革命，最早由Joseph Tierney等 3人于 1971 年提出，但由于受當時微電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的限制，DDS技術(shù)沒有受到足夠重視，隨著數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，DDS技術(shù)日益顯露出它的優(yōu)越性。 DDS 的工作原理為：在參考時鐘的驅(qū)動下，相位累加器對頻率控制字進行線性累加，得到的相位碼對波形存儲器尋址，使之輸出相應(yīng)的幅度碼，經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到相應(yīng)的階梯波，最后再使用低通濾波器對其進行平滑，得到所需頻率的平滑連續(xù)的波形，其結(jié)構(gòu)如圖2-1 所示。

圖2-1 DDS的結(jié)構(gòu)框圖

相位累加器由N位加法器與N位累加寄存器級聯(lián)構(gòu)成，結(jié)構(gòu)如圖 2-2 所示。每來一個時鐘脈沖 fclk，加法器將頻率控制字 K 與累加寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，把相加后的結(jié)果送至累加寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。累加寄存器將加法器在上一個時鐘脈沖作用后所產(chǎn)生的新相位數(shù)據(jù)反饋到加法器的輸入端，以使加法器在下一個時鐘脈沖的作用下繼續(xù)與頻率控制字相加。這樣，相位累加器在時鐘作用下，不斷對頻率控制字進行線性相位累加。由此可以看出，相位累加器在每一個時鐘脈沖輸入時，把頻率控制字累加一次，相位累加器輸出的數(shù)據(jù)就是合成信號的相位，相位累加器的溢出頻率就是 DDS 輸出的信號頻率。用相位累加器輸出的數(shù)據(jù)作為波形存儲器（ROM）的相位取樣地址，這樣就可把存儲在波形存儲器內(nèi)的波形抽樣值（二進制編碼）經(jīng)查找表查出，完成相位到幅值的轉(zhuǎn)換。

N位 累加器

N位 寄存器

NN

頻率控制字

圖 2-2
DDS相位累加器

波形存儲器所儲存的幅度值與余弦信號有關(guān)。余弦信號波形在一個周期內(nèi)相位幅度的變化關(guān)系可以用圖2-3中的相位圓表示，每一個點對應(yīng)一個特定的幅度值。一個N位的相位累加器對應(yīng)著圓上 個相位點，其相位分辨率為 。若 N=4 ，則共有 16 種相位值與 16 種幅度值相對應(yīng)，并將相應(yīng)的幅度值存儲于波形存儲器中，存儲器的字節(jié)數(shù)決定了相位量化誤差。在實際的DDS中，可利用正弦波的對稱性，將 范圍內(nèi)的幅、相點減小到 內(nèi)以降低所需的存儲量，量化的比特數(shù)決定了幅度量化誤差。

波形存儲器的輸出送到D/A 轉(zhuǎn)換器，D/A 轉(zhuǎn)換器將數(shù)字量形式的波形幅值轉(zhuǎn)換成所要求合成頻率的模擬量形式信號。低通濾波器用于濾除不需要的取樣分量，以便輸出頻譜純凈的正弦波信號。DDS
在相對帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時間、分辨力、相位連續(xù)性、正交輸出以及集成化等一系列性能指標方面遠遠超過了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所能達到的水平，為系統(tǒng)提供的信號源優(yōu)于模擬信號源。 DDS模塊的輸出頻率 fout 是系統(tǒng)工作頻率 fclk 、相位累加器比特數(shù)N以及頻率控制字K3者的一個函數(shù)，其數(shù)學關(guān)系為：

它的頻率分辨率，即頻率的變化間隔為：

mayo2012

樓主 東西呀

zhuhuagui

沒有看到東西。

xiaowei0326

就是木有圖。。。