直接數字頻率合成技術(Direct Digital Synthesis，DDS)是一種從相位概念出發(fā)直接合成所需要的波形的新的全數字頻率合成技術，該技術具有頻率分辨率高、頻率變化速度快、相位可連續(xù)性變化等特點，在數字通信系統(tǒng)中被廣泛采用，是信號生成的最佳選擇。目前市場上可以見到很多集成的、多功能的專用DDS芯片，像AD9835、AD9954、AD9959等。但是在某些場合，專用DDS芯片在控制方式、頻率控制等方面與系統(tǒng)的要求差別很大，現場可編程門陣列(FPGA)器件具有工作速度快、集成度高、可靠性高和現場可編程等優(yōu)點。利用它來設計符合自己需要的DDS電路是一個很好的解決方法。
1 DDS的基本原理
DDS的主要思想是從相位的概念出發(fā)合成所需要的波形，其結構由相位累加器、波形存儲器、數模轉換器、低通濾波器和參考時鐘五部分組成，其基本原理框圖如圖1所示。
綜上所述，在采樣頻率一定的情況下，可以通過控制頻率控制字K來控制所得離散序列的頻率，經保持、濾波之后可唯一地恢復出此頻率的模擬信號。
關鍵字：DDS FPGA 數字通信系統(tǒng)
2 基于FPGA技術實現DDS的方案
用FPGA實現DDS的基本工作過程為：通過VXI接口電路將生成的數據存入固定數據RAM中，然后用FPGA設計的相位累加器來計算并選擇RAM中的數據存放地址，最后將數據給定的頻率控制字輸出，經DAC轉換即實現了任意波形輸出。原理圖如圖2所示。虛線部分可用FPGA來實現。
圖2中參考時鐘由高穩(wěn)定的晶體振蕩器產生，主要用于控制DDS中各器件同步工作。虛線部分相當于相位累加器，它由N位加法器與N位相位寄存器構成，它實際上是一個計數器。每來一個時鐘脈沖，加法器將相位增量數據與相位寄存器輸出的累積相位數據相加，把相加后的結果送至相位寄存器的數據輸入端。相位寄存器將加法器在上一個時鐘作用后所產生的新相位數據反饋到加法器的輸入端，以使加法器在下一個時鐘的作用下繼續(xù)與頻率控制字相加。由此看來，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據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。
3 結束語
采用FPGA設計DDS電路，充分發(fā)揮了FPGA在系統(tǒng)可編程的優(yōu)點，可以通過軟件靈活改變相關參數，給設計帶來很多方便。用FPGA設計DDS電路較采用專用DDS芯片更為靈活，只要改變FPGA中的ROM數據，DDS就可以產生所需波形數據，并且FPGA的功能完全取決于設計需要，因而具有相當大的靈活性，將DDS設計嵌入到FPGA芯片所構成的系統(tǒng)中，其系統(tǒng)成本并不會增加多少，因此，采用FPGA來設計DDS系統(tǒng)具有很高的性價比。