1 引言

直接數(shù)字頻率合成器（DDS" target="_blank">DDS） 技術(shù),，具有頻率切換速度快，很容易提高頻率分辨率,、對硬件要求低,、可編程全數(shù)字化便于單片集成、有利于降低成本,、提高可靠性并便于生產(chǎn)等優(yōu)點,。目前各大芯 片制造廠商都相繼推出采用先進CMOS工藝生產(chǎn)的高性能和多功能的DDS芯片，專用DDS芯片采用了特定工藝,，內(nèi)部數(shù)字信號抖動很小,，輸出信號的質(zhì)量高。 然而在某些場合,，由于專用的DDS芯片的控制方式是固定的,，故在工作方式、頻率控制等方面與系統(tǒng)的要求差距很大，這時如果用高性能的FPGA器件設計符合自己需要的DDS電路就是一個很好的解決方法,，它的可重配置性結(jié)構(gòu)能方便的實現(xiàn)各種復雜的調(diào)制功能,，具有很好的實用性和靈活性。

２DDS調(diào)頻信號發(fā)生器框圖設計

3 DDS調(diào)制信號發(fā)生器FPGA電路設計

　　圖2給出了DDS調(diào)制信號發(fā)生器核心單元的FPGA電路設計圖,。其設計方案采用ALTERA公司的Cyclone系列EP1C6T144C6芯片，加法器為12位,，調(diào)制信號波形存儲器為4096×12BIT,，載波信號波形存儲器為4096×12BIT，系統(tǒng)時鐘為80MHz,；設計性能參數(shù)：載波頻率可達10MHz（為確保波形不失真,，一周期至少取8點），調(diào)制頻率范圍0~100K,，調(diào)頻深度0~10,。外 部電路輸入有調(diào)制信號頻率控制字Kh[11..0]，載波信號頻率控制字Kc[11..0],，頻偏控制字Kx[11..0],，調(diào)制信號系統(tǒng)時鐘 TZCLK，載波信號系統(tǒng)時鐘ZBCLK,。Kh[11..0]經(jīng)累加器A輸出累加相位ADDA[11..0]作為調(diào)制信號查找表的地址,，波形數(shù)據(jù)Qa [11..0]和Kx[11..0]和Kc[11..0]經(jīng)過數(shù)值變換后輸出調(diào)頻控制字K[11..0]。K[11..0]經(jīng)累加器B輸出累加相位 ADDB[11..0]作為調(diào)頻信號查找表的地址,，波形數(shù)據(jù)Qb[11..0]經(jīng)外部DAC轉(zhuǎn)換和低通濾波得到調(diào)頻信號波形,。其中，在兩個累加器后相連的 DFF緩沖器有助于消除毛刺的影響,，進一步確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,。

4仿真及實驗

　　取載波系統(tǒng)時標頻率1MHz，調(diào)制信號系統(tǒng)時標頻率100KHz,，相位累加器位數(shù)8位,，兩個波形存儲器地址位數(shù)和數(shù)據(jù)位數(shù)都為8位。用 QUERTUS Ⅱ 3.0 仿真,，見圖3matlab 6.5仿真見圖4,；用AEDK-EDA實驗箱下載（其FPAG芯片為EPF10K10TC144-4），D/A轉(zhuǎn)換及單極性輸出電路用ispPAC20芯 片實現(xiàn),，通過Tektronix TDS3054B示波器觀察波形,，結(jié)果見圖５。其中D/A位數(shù)為8,，測量范圍-4-+4V,，載波信號峰值1．414V，由圖4和圖5頻率調(diào)制解調(diào)波形數(shù)據(jù) 可得載波頻率為14.2kHz，誤差-3．06％,；調(diào)制頻偏為480Hz,誤差-1．69％,；調(diào)制度為M＝10．21％，誤差2．1％,調(diào)制頻率為 4.82kHz,，誤差-1．23％,。從實驗結(jié)果可以看出本文提供的設計理論及設計電路的不但正確、可行,，并具有良好的性能參數(shù),。所有設計、仿真及實驗結(jié)果 的一致,，為DDS調(diào)頻信號發(fā)生器FPGA實現(xiàn)提供了優(yōu)良的設計方案,。 

圖3 DDS調(diào)頻波仿真圖（QUERTUS II）

圖4 DDS調(diào)頻波仿真圖（matlab）           　　 圖5 DDS調(diào)頻波實驗結(jié)果圖 　

　　5 總結(jié)

      用FPGA實現(xiàn)DDS調(diào)頻信號電路較采用專用DDS芯片更為靈活，只要改變FPGA中ROM內(nèi)的數(shù)據(jù)和控制參數(shù),，DDS就可以產(chǎn)生任意 調(diào)制波形,，且分辨率高，具有相當大的靈活性,。相比之下,，DDS的功能完全取決于設計需求，可以復雜也可以簡單,，而且FPGA芯片還支持在系統(tǒng)現(xiàn)場升級,。另 外，將DDS設計嵌入到FPGA芯片所構(gòu)成的系統(tǒng)中,，其系統(tǒng)成本并不會增加多少,，而購買專用芯片的價格則是前者的很多倍。所以采用FPGA來設計DDS系 統(tǒng)具有很高的性價比,。