直接數(shù)字頻率合成器的優(yōu)化技術(shù)研究

摘 要:詳細闡述了利用QuartusⅡ?qū)崿F(xiàn)直接數(shù)字頻率合成器(DDS)的方法和步驟。分析了DDS的設(shè)計原理，采用多級流水線控制技術(shù)對DDS相位累加器進行了優(yōu)化，利用存儲對稱波形方法對波形存儲表進行了優(yōu)化，并在開發(fā)環(huán)境下進行了功能仿真，選用現(xiàn)場可編程器件FPGA作為目標器件，得到了可以重構(gòu)的IP核，實現(xiàn)了復(fù)雜的調(diào)頻功能。利用該方法實現(xiàn)的DDS模塊具有更廣泛的實際意義和更良好的實用性。關(guān)鍵詞:DDS; 相位累加器; 波形存儲表; Quartus Ⅱ

中圖分類號:TN74-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)18-0143-02

Optimization of Direct Digital Frequency Synthesizer

ZHENG Li-wen

(China Railway First Group Co. Ltd.，Xi’an 710054， China)

Abstract: The method and steps of using QuartusⅡto realize DDS(direct digital frequency synthesis) is described in detail. The principle of DDS is analyzed and the multi-stage pipeline control technology is used for optimizing the DDS phase accumulator. The waveform storage table is optimized by symmetrical waveform storage method， and is simulated in development environment. The reconstructed IP nucleus of DDS can be gained based on FPGA. It is very easy to achieve frequency modulation with the DDS module，and has more comprehensive and nice practicality.

Keywords: direct digital frequency synthesis; phase accumulator; waveform storage table; Quartus Ⅱ

收稿日期:2010-04-23

直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(direct digital frequency synthesize，DDS或DDFS)是第三代頻率合成技術(shù)。它采用全數(shù)字技術(shù)，并從相位角度進行頻率合成。DDS具有相對帶寬寬，頻率轉(zhuǎn)換時間短，頻率分辨率高，輸出相位連續(xù)，可產(chǎn)生寬帶正交信號以及其他多種調(diào)制信號，控制靈活方便，性價比高等特點[1]。本文采用多級流水線控制技術(shù)對DDS相位累加器進行了優(yōu)化，利用存儲對稱波形方法對波形存儲表進行了優(yōu)化，并在開發(fā)環(huán)境下對其進行了功能仿真，選用現(xiàn)場可編程器件FPGA作為目標器件，得到可以重構(gòu)的IP核，實現(xiàn)了復(fù)雜的調(diào)頻功能。

1 DDS基本原理

目前，常用的直接數(shù)字頻率合成器是波形存儲DDS[2-10]。它不同于以前的頻率合成概念，即不是從對頻率進行加、減、乘、除運算的角度進行頻率合成的，而是從相位的概念根據(jù)式(1)進行頻率合成的。

fo=KMfc(1)

式(1)中將2π的相位均勻量化M份，實際中，M=2N;fc為采樣頻率;K為常量，滿足K/M，M<1/2。

2 相位累加器的優(yōu)化設(shè)計

相位累加器用來實現(xiàn)線性數(shù)字信號的逐級累加，信號范圍從0加到累加器的滿偏值。……