dds技術(shù)是什么

　　dds簡(jiǎn)介：

　　DDS是直接數(shù)字式頻率合成器（Direct Digital Synthesizer）的英文縮寫，是一項(xiàng)關(guān)鍵的數(shù)字化技術(shù)。與傳統(tǒng)的頻率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速轉(zhuǎn)換時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，廣泛使用在電信與電子儀器領(lǐng)域，是實(shí)現(xiàn)設(shè)備全數(shù)字化的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)。

　　DDS芯片中主要包括頻率控制寄存器、高速相位累加器和正弦計(jì)算器三個(gè)部分（如Q2220）。頻率控制寄存器可以串行或并行的方式裝載并寄存用戶輸入的頻率控制碼；而相位累加器根據(jù)dds頻率控制碼在每個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)進(jìn)行相位累加，得到一個(gè)相位值；正弦計(jì)算器則對(duì)該相位值計(jì)算數(shù)字化正弦波幅度（芯片一般通過查表得到）。DDS芯片輸出的一般是數(shù)字化的正弦波，因此還需經(jīng)過高速D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器才能得到一個(gè)可用的模擬頻率信號(hào)。

　　另外，有些DDS芯片還具有調(diào)幅、調(diào)頻和調(diào)相等調(diào)制功能及片內(nèi)D/A變換器（如AD7008）。

　　dds優(yōu)點(diǎn)：

　　頻率分辨率高、輸出頻點(diǎn)多、可達(dá)2的N次方個(gè)頻點(diǎn)（N為相位累加器位數(shù)）；

　　頻率切換速度快，DDS是一個(gè)開環(huán)系統(tǒng)，無任何反饋環(huán)節(jié)，因而頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間極短，可達(dá)ns量級(jí)；

　　頻率切換時(shí)相位連續(xù)；

　　可以輸出寬帶正交信號(hào)；

　　輸出相位噪聲低，對(duì)參考頻率源的相位噪聲有改善作用；

　　可以產(chǎn)生任意波形；全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)、便于集成、體積小、重量輕。

　　在各行各業(yè)的測(cè)試應(yīng)用中，信號(hào)源扮演著極為重要的作用。但信號(hào)源具有許多不同的類型，不同類型的信號(hào)源在功能和特性上各不相同，分別適用于許多不同的應(yīng)用。波形發(fā)生器，函數(shù)發(fā)生器，RF信號(hào)源，以及基本的模擬輸出模塊。信號(hào)源中采用DDS技術(shù)在當(dāng)前的測(cè)試測(cè)量行業(yè)已經(jīng)逐漸稱為一種主流的做法。

　　DDS工作原理

　　Error！ Reference source not found. 是DDS 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，它主要分成3 部分：相位累加器，相位幅度轉(zhuǎn)換，數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）。

　　相位累加器

　　一個(gè)正弦波，雖然它的幅度不是線性的，但是它的相位卻是線性增加的。

　　DDS 正是利用了這一特點(diǎn)來產(chǎn)生正弦信號(hào)。如圖 2，根據(jù)DDS 的頻率控制字的位數(shù)N，把360° 平均分成了2的N次等份。

　　圖2，相位累加器原理

　　假設(shè)系統(tǒng)時(shí)鐘為Fc，輸出頻率為Fout。每次轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度360°/2N， 則可以產(chǎn)生一個(gè)頻率為Fc/2N 的正弦波的相位遞增量。那么只要選擇恰當(dāng)?shù)念l率控制字M，使得 Fout / Fc= M / 2N，就可以得到所需要的輸出頻率Fout，

　　Fout = Fc*M / 2N，相位幅度轉(zhuǎn)換通過相位累加器，我們已經(jīng)得到了合成Fout 頻率所對(duì)應(yīng)的相位信息，然后相位幅度轉(zhuǎn)換器把0°~360°的相位轉(zhuǎn)換成相應(yīng)相位的幅度值。比如當(dāng)DDS 選擇為2V p-p 的輸出時(shí)，45°對(duì)應(yīng)的幅度值為0.707V，這個(gè)數(shù)值以二進(jìn)制的形式被送入DAC。這個(gè)相位到幅度的轉(zhuǎn)換是通過查表完成的。

　　DAC 輸出代表幅度的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)被送入DAC 中，并轉(zhuǎn)換成為模擬信號(hào)輸出。注意DAC 的位數(shù)并不影響輸出頻率的分辨率。輸出頻率的分辨率是由頻率控制字的位數(shù)決定的。

　　直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)（DDS）是一種先進(jìn)的全數(shù)字頻率合成技術(shù)，它具有多種數(shù)字式調(diào)制能力（如相位調(diào)制、頻率調(diào)制、幅度調(diào)制以及I/Q正交調(diào)制等），在通信、導(dǎo)航、雷達(dá)、電子戰(zhàn)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。在項(xiàng)目中光柵傳感系統(tǒng)高頻并行解調(diào)算法的FPGA實(shí)現(xiàn)我們的光纖通信模塊用到DDS。我們通過FPGA 實(shí)現(xiàn)了DDS的功能。

　　1971年，美國(guó)學(xué)者J.Tierney等人撰寫的《A Digital Frequency

　　Synthesizer》一文首次提出了以全數(shù)字技術(shù)，從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新的頻率合成原理。限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)和器件水平，它的性能指標(biāo)尚不能與已有的技術(shù)相比，故未受到重視。近10年間，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，直接數(shù)字頻率合成器（Direct Digital Frequency Synthesis簡(jiǎn)稱DDS或DDFS）得到了飛速的發(fā)展，它以有別于其它頻率合成方法的優(yōu)越性能和特點(diǎn)成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。具體體現(xiàn)在相對(duì)帶寬寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)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(hào)及其他多種調(diào)制信號(hào)、可編程和全數(shù)字化、控制靈活方便等方面，并具有極高的性價(jià)比。

　　DDS基本原理及性能特點(diǎn)

　　DDS的基本原理是利用采樣定理，通過查表法產(chǎn)生波形。DDS的結(jié)構(gòu)有很多種，其基本的電路原理如圖所示。

　　相位累加器由N位加法器與N位累加寄存器級(jí)聯(lián)構(gòu)成。每來一個(gè)時(shí)鐘脈沖fs，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(gè)時(shí)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(gè)時(shí)鐘脈沖的作用下繼續(xù)與頻率控制字k相加。這樣，相位累加器在時(shí)鐘作用下，不斷對(duì)頻率控制字進(jìn)行線性相位累加。由此可以看出，相位累加器在每一個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)，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(hào)的相位，相位累加器的溢出頻率就是DDS輸出的信號(hào)頻率。

　　用相位累加器輸出的數(shù)據(jù)作為波形存儲(chǔ)器（ROM）的相位取樣地址，這樣就可把存儲(chǔ)在波形存儲(chǔ)器內(nèi)的波形抽樣值（二進(jìn)制編碼）經(jīng)查找表查出，完成相位到幅值轉(zhuǎn)換。波形存儲(chǔ)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(hào)。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(hào)。

　　DDS在相對(duì)帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、高分辨力、相位連續(xù)性、正交輸出以及集成化等一系列性能指標(biāo)方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)頻