直接数字频率合成技术及其设计方案
DDS信号发生器设计
DDS信号发生器设计DDS（直接数字频率合成）信号发生器是一种数字技术制造高质量频率合成信号的装备。
本文将介绍DDS信号发生器的设计原理、关键技术和性能评估。
一、设计原理：DDS信号发生器的设计原理基于数字频率合成技术，其核心是数字信号处理器（DSP）和数字锁相环（PLL）。
DDS信号发生器通过频率控制字（FTW）和相位控制字（PTW）控制DDS芯片的输出频率、波形和相位。
在DDS芯片中，数字频率合成器通过数模转换器将较高的待合成信号转换为模拟信号，进而通过滤波器、放大器等模拟电路产生高质量的输出信号。
二、关键技术：1.高精度的频率合成：DDS信号发生器需要具备高精度的频率合成能力。
此需求需要DDS芯片具备较高的分辨率和较低的相位噪声。
分辨率是DDS芯片产生频率变化最小步进的能力，通常用位数来表示。
较高的分辨率可以确保DDS信号发生器输出的频率表现更加连续平滑。
相位噪声则与DDS芯片的时钟抖动、量化噪声等因素有关，较低的相位噪声能够保证信号在频谱中的纯净度。
2.高动态范围的输出：DDS信号发生器通常需要提供广泛的频率范围和大范围内的输出功率调节。
此需求需要DDS芯片具备高动态范围的输出能力。
动态范围包括频率动态范围和幅度动态范围。
频率动态范围是指DDS信号发生器能够合成的频率范围，幅度动态范围则指DDS信号发生器能够调节的输出功率范围。
通过优化DDS芯片的设计，可以提高输出的动态范围。
3.高速的输出信号更新：DDS信号发生器需要具备快速更新输出信号的能力。
通常，DDS芯片具备更高的时钟频率和更大的内存储存能力可以实现更高的输出信号更新速率。
高速更新输出信号可以保证DDS信号发生器能够满足实时调节信号的需求。
三、性能评估：DDS信号发生器的性能评估包括频率稳定度、相位噪声、调制信号质量等几个方面。
频率稳定度是指DDS信号发生器输出频率的稳定性，通常通过测量短期和长期的频率漂移来评估。
相位噪声则是度量DDS信号发生器输出信号相位纯净度的参数，使用杂散频谱测量方法和相位噪声密度谱评估。
详细设计方案_DDS
DDS详细设计方案1.DDS简介：DDS同DSP（数字信号处理）一样，是一项关键的数字化技术。
DDS 是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文缩写。
与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，是实现设备全数字化的一个关键技术。
一块DDS芯片中主要包括频率控制寄存器、高速相位累加器和正弦计算器三个部分（如Q2220）。
频率控制寄存器可以串行或并行的方式装载并寄存用户输入的频率控制码；而相位累加器根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加，得到一个相位值；正弦计算器则对该相位值计算数字化正弦波幅度（芯片一般通过查表得到）。
DDS芯片输出的一般是数字化的正弦波，因此还需经过高速D/A转换器和低通滤波器才能得到一个可用的模拟频率信号。
2.DDS规格：Xxx3.实现原理DDS的核心部分是相位累加器，相位累加器有一个累加器和相位寄存器组成，它的作用是再基准时钟源的作用下进行线性累加，当产生溢出时便完成一个周期，即DDS的一个频率周期。
其中频率字的位宽为K位，作为累加器的一个输入，累加器的另一个输入端位宽为N位（N>K），每来一个时钟，频率字与累加器的另一个输入相加的结果存入相位寄存器，再反馈给累加器，这相当于每来一个时钟，相位寄存器的输出就累加一次，累加的时间间隔为频率字的时间，输入加法器的位宽为（N-K）位，它与同样宽度的相位控制字相加形成新的相位，并以此作为查找表的地址。
每当累加器的值溢出一次，输入加法器的值就加一，相应的，作为查找表的地址就加一，而查找表的地址中保存波形的幅度值，这些离散的幅度值经DAC和PLF便课还原为模拟波形。
4.Verilog HDL源代码Verilog HDL代码为：module DDS (//inputsys_clk,sys_rst_n,fword,pword,//outputda_clk,da_data);//input portsinput sys_clk ; //system clock;input sys_rst_n ; //system reset, low is active; input [WIDTH1-1:0] fword ; //输入频率字input [WIDTH2-1:0] pword ; //输入相位字//output portsoutput [SIZE-1:0] da_data ; //DA 数据output da_clk ; //DA 时钟//reg definereg [WIDTH1-1:0] fword_r ;reg [WIDTH2-1:0] pword_r ;reg [WIDTH1-1:0] freq_count ;reg [WIDTH2-1:0] rom_addr ;//wire define//parameter defineparameter WIDTH1 = 32;parameter WIDTH2 = 12;parameter SIZE = 10;/******************************************************************** ************************************* Main Program*********************************************************************** ***********************************/assign da_clk = sys_clk ;always @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (sys_rst_n ==1'b0) beginfword_r <= 32'h0000;endelsefword_r <= fword;endalways @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (sys_rst_n ==1'b0) beginpword_r <= 12'h0000;endelsepword_r <= pword;endalways @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (sys_rst_n ==1'b0) beginfreq_count <= 32'h0000;endelsefreq_count <= freq_count + fword_r; //频率控制器endalways @(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n) beginif (sys_rst_n ==1'b0) beginrom_addr <= 32'h0000;endelserom_addr <= freq_count[31:20] + pword_r; //相位控制器endROM DDS_ROM_U0 (.address (rom_addr) ,.clock (sys_clk) ,.q (da_data));endmodule//end of RTL code5.日积月累Xxx6.综合出的电路DDS代码综合出的电路如下：注意：波形文件存在Project\DDS\wave_file下面。
最新-基于FPGA的直接数字频率合成器的设计和实现 精品
基于FPGA的直接数字频率合成器的设计和实现摘要介绍了利用的器件150实现直接数字频率合成器的工作原理、设计思想、电路结构和改进优化方法。
关键词直接数字频率合成现场可编程门阵列直接数字频率合成,即，一般简称是从相位概念出发直接合成所需要波形的一种新的频率合成技术。
目前各大芯片制造厂商都相继推出采用先进工艺生产的高性能和多功能的芯片其中应用较为广泛的是公司的985系列，为电路设计者提供了多种选择。
然而在某些场合，专用的芯片在控制方式、置频速率等方面与系统的要求差距很大，这时如果用高性能的器件设计符合自己需要的电路就是一个很好的解决方法。
1是公司着眼于通信、音频处理及类似场合的应用而推出的器件芯片系列，总的来看将会逐步取代10系列，成为首选的中规模器件产品。
它具有如下特点11采用查找表和嵌入式阵列块相结合的结构，特别适用于实现复杂逻辑功能存储器功能，例如通信中应用的数字信号处理、多通道数据处理、数据传递和微控制等。
2典型门数为1万到10万门，有多达49152位的每个有4096位。
3器件内核采用25电压，功耗低，能够提供高达250的双向功能，完全支持33和66的局部总线标准。
4具有快速连续式延时可预测的快速通道互连；具有实现快速加法器、计数器、乘法器和比较器等算术功能的专用进位链和实现高速多扇入逻辑功能的专用级连接。
150具有典型门数50000门，逻辑单元2880个，嵌入系统块10个，完全符合单片实现电路的要求。
因此采用它设计电路，设计工具为的下一代设计工具软件。
范文先生网收集整理1电路工作原理图1所示是一个基于的电路的工作原理框图。
的工作原理是以数控振荡器的方式产生频率、相位可控制的正弦波。
电路一般包括基准时钟、频率累加器、相位累加器、幅度相位转换电路、转换器和低通滤波器。
毕业设计(论文)-直接数字频率合成器设计[管理资料]
![毕业设计(论文)-直接数字频率合成器设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/fe683c28ce2f0066f433225f.png)
直接数字频率合成器设计The Design of Direct Digital Frequency Synthesizer摘要利用可编程逻辑阵列FPGA（Field Programmable Gate Array）实现DDS专用电路芯片，主要特点是能满足用户对特殊功能的要求，而且在使用过程中也灵活地改变系统结构。
，并不能满足所有的要求。
本文在对现有DDS技术的大量文献调研的基础上，提出了符合FPGA结构的DDS设计。
方案利用QuartusⅡ开发工具在ALTERA FLEX10K系列器件上进行了实现。
关键词直接数字频率合成器单片机数模转换温度漂移补偿AbstractThe main features of realization of dedicated direct digital frequency synthesizer circuit chips using FPGA are the ability to meet user requirements for special functions, but also flexibility change structural of the system in the use of the process. Although commercial DDS dedicated chip circuit provide a lot of opportunities for the designers and meet the needs of many occasions, there are its limitations and cannot meet all the requirements. On a large number of investigation of existing research literature，the papers involves the proposed structure of the direct digital frequency synthesizer FPGA design. The Programmer uses the Quartus II development tool for designing the Altera FLEX10K series devices.Keywords DDS MCU DAC Temperature drift compensation目录前言 (1)第1章设计思路及原理 (2)研究意义 (2)总体设计任务 (2)设计思路及原理 (3)DDS工作原理框图 (3)具体工作过程 (3)第2章系统电路的设计及原理 (5)系统框图 (5)各模块具体实现原理分析和说明 (5)相位累加器模块 (5)ROM查找表模块 (10)单片机输入输出控制模块 (12)温漂误差补偿 (13)D/A转换模块 (18)滤波输出电路模块 (19)软件仿真结果 (19)第3章硬件电路的构建 (21)FPGA芯片的选择与使用 (21)硬件连接电路图 (23)第4章实验开发系统系统 (25)实验开发系统的选择与使用 (25)实验过程与结果分析 (27)总结....................................................................................... 错误!未定义书签。
最新-实现直接数字频率合成器的三种技术方案 精品
实现直接数字频率合成器的三种技术方案摘要讨论了的工作原理及性能性点，介绍了目前实现常用的三种技术方案，并对各方案的特点作了简单的说明。
关键词直接数字频率合成器相位累加器信号源现场可编程门限列1971年，美国学者等人撰写的-文首次提出了以全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种新给成原理。
限于当时的技术和器件产，它的性牟指标尚不能与已有的技术盯比，故未受到重视。
近1年间，随着微电子技术的迅速发展，直接数字频率合成器简称或得到了飞速的发展，它以有别于其它频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的姣姣者。
具体体现在相对带宽宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他多种调制信号、可编程和全数字化、控制灵活方便等方面，并具有极高的性价比。
1基本原理及性能特点的基本大批量是利用采样定量，通过查表法产生波形。
的结构有很多种，其基本的电路原理可用图1来表示。
相位累加器由位加法器与位累加寄存器级联构成。
每来一个时钟脉冲，加法器将控制字与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送到累加寄存器的数据输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字相加。
这样，相位累加器在时钟作用下，不断对频率控制字进行线性相位加累加。
由此可以看出，相位累加器在每一个中输入时，把频率控制字累加一次，相位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的出频率就是输出的信号频率。
用相位累加器输出的数据作为波形存储器的相位取样地址。
这样就可把存储在波形存储器内的波形抽样值二进制编码经查找表查出，完成相位到幅值转换。
波形存储器的输出送到转换器，转换器将数字量形式的波形幅值转换成所要求合成频率的模拟量形式信号。
低通滤波器用于滤除不需要的取样分量，以便输出频谱纯净的正弦波信号。
在相对带宽、频率转换时间、高分头放力、相位连续性、正交输出以及集成化等一系列性能指标方面远远超过了传统频率合成技术所能达到的水平，为系统提供了优于模拟信号源的性能。
直接数字频率合成技术DDS
幅
位
度
码
码
数模变换器 DAC
时 钟
低通滤波器 LPF 输出
图3-11 相位/幅度变换装置
假设DAC的输入幅度码是四位，则它的输出幅度与输 入幅度码之间的关系是按线性变化的，如表3-1所示。
二进制幅度码 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111
表 3-1
十进制幅度 二进制幅度码
0.1875
0 +1.1875
续表 3 - 4
8 1000 17π/16 -0.1951 0011 0.1875 1 9 1001 19π/16 - 0.5556 1001 0.5625 1 10 1010 21π/16 - 0.8316 1101 0.8125 1 11 1011 23π/16 -0.9808 1111 0.9375 1 12 1100 25π/16 -0.9808 1111 0.9375 1 13 1101 27π/16 -0.8316 1101 0.8125 1 14 1110 29π/16 -0.5556 1001 0.5625 1 15 1111 31π/16 -0.1951 0011 0.8175 1
② 将模2π的累加相位变换成相应的正弦函数值的幅度， 这里幅度可先用代码表示，这可以用一只读存储器ROM来 存储一个正弦函数表的幅值代码；
③ 用幅度代码变换成模拟电压，这可由数模变换器 DAC来完成；
④ 相位累加器输出的累加相位在两次采样的间隔时间 内是保持的，最终从DAC输出的电压是经保持的阶梯波。
2. 相位与幅度的变换
累加器输出的相位码，需先经过一个相位码/幅度码变换 装置之后，再经数/模变换生成阶梯波，最后通过低通滤波 器才能得到所需的模拟电压。
数字频率合成器的技术方案
数字频率合成器的技术方案在这个数字化的时代，频率合成技术已成为电子系统中的关键组成部分。
今天，我就来和大家分享一下关于数字频率合成器的技术方案，希望能为各位提供一个全新的视角。
一、方案背景频率合成器是一种能够产生多种频率信号的设备，广泛应用于通信、雷达、导航、仪器测量等领域。
随着数字信号处理技术的发展，数字频率合成器逐渐成为主流。
相比模拟频率合成器，数字频率合成器具有更高的频率精度、更低的相位噪声和更宽的频率范围。
二、技术方案1.基本原理数字频率合成器基于数字信号处理技术，通过数字信号处理器（DSP）对数字信号进行运算和处理，所需的频率信号。
其主要原理如下：（1）采用相位累加器（PhaseAccumulator）对输入的参考时钟信号进行累加，得到一个线性增长的相位值。
（2）将相位值映射到正弦波查找表（SinLookupTable），得到对应的正弦波采样值。
（3）通过数字到模拟转换器（DAC）将数字信号转换为模拟信号，再经过低通滤波器（LPF）滤波，得到平滑的正弦波信号。
2.关键技术（1）相位累加器相位累加器是数字频率合成器的核心部件，其性能直接影响到合成器的频率精度和相位噪声。
我们采用高性能的FPGA器件实现相位累加器，确保高速运算和低功耗。
（2）正弦波查找表正弦波查找表用于存储正弦波采样值，其大小和精度决定了合成器的频率分辨率和幅度精度。
我们采用16位精度，存储1024个采样点，以满足高精度需求。
（3）数字到模拟转换器（DAC）DAC将数字信号转换为模拟信号，其性能影响到合成器的输出信号质量。
我们选用高性能的DAC芯片，具有14位精度和500MHz的转换速率。
（4）低通滤波器（LPF）低通滤波器用于滤除DAC输出信号中的高频噪声，保证输出信号的平滑。
我们设计了一个4阶椭圆函数低通滤波器，具有-60dBc的带外抑制能力和50MHz的截止频率。
3.系统架构数字频率合成器系统架构如下：（1）输入接口：接收外部参考时钟信号和频率控制信号。
EDA课程设计直接数字频率合成器(DDS)
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题
02 D D S 的 原 理
03 D D S 的 硬 件 实 现
04 D D S 的 应 用
05 D D S 的 软 件 仿 真 与实现
06 D D S 的 优 化 与 改 进
医疗领域：用于 医疗设备的信号 处理和传输
军事领域：用于 雷达、通信、电 子对抗等设备的 信号处理
工业领域：用于 工业自动化设备 的信号处理和控 制
Part Five
DDS的软件仿真与 实现
软件仿真工具介绍
MATL AB：强大的数学计算和图形处理 能力，适合进行信号处理和仿真
Simulink：MATL AB的扩展工具，可以 进行系统级仿真，支持DDS模块
DDS的动态范围扩展
动态范围扩展原理：通过调整DDS的输出电压和频率，实现动态范围的 扩展 动态范围扩展方法：采用数字信号处理技术，如滤波、放大、压缩等
动态范围扩展效果：提高DDS的输出信号质量，降低噪声和失真
动态范围扩展应用：在通信、雷达、电子对抗等领域具有广泛应用
THANKS
汇报人：
DDS的频率分辨率优化
频率分辨率定义：衡 量DDS性能的重要参 数，表示输出信号的 频率精度和稳定度。
优化方法1：采用高 精度的参考时钟源， 提高时钟频率，减小 DDS的相位截断误差。
优化方法2：增加相 位累加器的位数，扩 大频率调制的范围， 提高频率分辨率。
优化方法3：采用数 字滤波技术，对DDS 输出信号进行滤波处 理，减小杂散分量， 提高频率分辨率。
实际应用：通过对DDS的相位噪声 进行降低，可以提高信号的纯度， 减小干扰和失真，从而提高通信、 雷达、电子对抗等系统的性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
直接数字频率合成技术及其设计方案
随着数字信号处理技术的发展，数字频率合成技术也日益趋向于成熟。
在通信领域、音频处理以及控制领域等众多应用中，数字频率合成技
术已经发挥了重要作用。
直接数字频率合成技术是其中的一种经典的
技术方案，本文将详细阐述直接数字频率合成技术及其设计方案。
直接数字频率合成技术简介
直接数字频率合成技术是指利用数字信号处理技术，通过一定的算法
和硬件实现直接合成目标频率的数字信号。
这种技术可以说是最直接
的一种频率合成技术，能够实现高速、高精度的频率合成，同时也可
以实现复杂的波形合成。
实现直接数字频率合成技术的基础是数字信号处理技术。
数字信号处
理技术是将模拟信号转换为数字信号并对其进行加工处理的一种技术
手段。
其中，经典的暂态周期采样、离散傅里叶变换、数字滤波等都
是数字信号处理技术的重要组成部分。
直接数字频率合成技术设计方案
在实际应用中，直接数字频率合成技术的设计方案一般包括以下几个
步骤：
第一步：频率合成算法设计。
一般情况下，直接数字频率合成技术的频率合成算法主要分为幅度调制算法和相位调制算法两类。
其中，幅度调制算法主要是通过改变目标频率对应的幅度值来实现频率合成，而相位调制算法则是通过改变目标频率对应的相位值来实现频率合成。
具体使用哪种算法，需要根据具体合成需求来确定。
第二步：数字信号处理系统设计。
数字信号处理系统是直接数字频率合成技术的核心部件。
它主要包括模数转换器、数字信号处理器、传感器阵列等。
其中模数转换器用于将模拟信号转换为数字信号，数字信号处理器则负责对数字信号进行加工处理，传感器阵列则负责接收来自环境的信号信息。
第三步：数字信号处理系统调试及测试。
设计好数字信号处理系统后，需要对其进行调试和测试。
主要包括硬件连接、调试软件和设备、系统参数的设置以及系统的稳定性测试。
第四步：直接数字频率合成技术的应用。
经过以上的步骤，直接数字频率合成技术的设计方案就完成了。
接下来可以将其应用到具体的项目中，如通信领域、音频处理领域以及控制领域等。
结论
直接数字频率合成技术是一种重要的数字信号处理技术，可以实现高速、高精度的频率合成，以及复杂的波形合成。
设计方案由频率合成
算法、数字信号处理系统设计、调试测试和应用组成。
通过设计出合适的数字信号处理系统，可以实现各种不同的频率合成需求，具有广阔的应用前景。