混合仿真下DDS的改进研究与实现

1 引 言

DDS(Direct Digital Frequency Synthesis，直接数字频率合成器)是一种从相位概念出发直接合成所需波形的频率合成技术。由于DDS具有相对频带宽、频率分辨率高、频率变化速度快与相位可连续线性变化等一系列特点，已被广泛应用于数字通信系统中。目前，可供用户选择的高性能、多功能的专用DDS芯片比较多。然而在某些对控制方式、置频速率等方面有特殊要求的场合，设计一个基于高性能FPGA(Field Programming Gate Array，现场可编程门阵列)的DDS电路就是一个很好的选择。

依据正弦波对称性，把DDS的核心部件——相位累加器改进为回旋相位累加器，使得波形存储ROM空间降为原来的50 %，频率分辨率提升1倍。另外，在QuartusⅡ，VC与LabWindows/CVI组成的混合仿真环境下，对该系统进行验证。这样，既避免硬件平台的限制，又增加了硬件实现成功率。

2 混合仿真下改进的DDS系统的实现

由图1可见，改进后的DDS系统由回旋相位累加器、波形存储器、DAC(Digital to Analog Converter，数模转换器)、PLL(Phase Locked Loop，锁相环路)与LPF(LowPass Filter，低通滤波器)构成。

2.1 DDS工作原理

在连续的时钟作用下，相位累加器以K位频率控制字为步进值做累加运算。把累加器的输出作为波形存储器的地址数据，依次读出相应单元的正弦波波形样点数据，然后送往DAC进行数模转换后，经LPF低通滤波后输出连续模拟的正弦波形。

假设波形存储器ROM中存储了一个完整正弦波波形的样点数据，那么通过改变K位频率控制字的大小，就调整了累加器的步进值，亦即改变了输出的正弦波单周期样点数，从而实现了正弦波形的频率控制。如每次对K位频率控制字的累加后，再把N位相位控制字累加进去后，便可实现波形的相位偏移。如每次再对波形存储器输出数据乘以P位幅度控制字后便实现了正弦波形的幅度控制。

如果正弦波形的采样深度为D位，那么系统内的N位累加器就决定了波形存储器的存储空间应为2N

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