直接数字频率合成技术

直接数字频率合成的优缺点直接数字频率合成（Direct Digital Frequency Synthesis，DDFS）是一种通过数字信号处理技术生成高频信号的方法。

DDFS 可以用于各种应用，包括实验室测试、通讯和雷达系统等。

本文将讨论 DDFS 的优缺点。

优点稳定性DDFS 系统中只能从数字源获得频率，所以频率精度非常高。

DDFS 的准确性可以通过采用高质量的晶体振荡器和时钟同步技术来进一步提高。

此外，由于数字元件的稳定性，DDFS 的频率是非常稳定的。

灵活性DDFS 提供了比传统频率合成器更高的灵活性。

传统频率合成器需要使用不同的电路元件来生成不同的频率。

而 DDFS 只需要更改一个寄存器的值就可以改变输出的频率。

这使得 DDFS 可以快速地切换到所需的频率。

精度DDFS 提供比传统频率合成器更高的频率精度。

通过使用高质量的时钟和数字信号处理技术，DDFS 可以实现更准确的频率合成。

这对于许多应用非常重要，特别是在需要极高精度的测量中。

缺点失真DDFS 的一个主要问题是可能造成频率和幅度失真。

失真主要由于 DDS 中非线性项的存在，所以如果 DDS 的输入信号过大或一些不必要的转换发生，则可能会引起失真。

算法复杂性DDFS 的另一个缺点是算法的复杂性。

DDS需要执行许多乘法，幅度控制和相位控制等方面的处理。

算法处理需要大量的计算资源和存储器，并且在高频率合成模式下需要很高的速度。

噪声DDFS 可能会产生高质量的频率，但其输出信号中可能会存在一些噪声。

这是因为数字钳位器是离散的，在连续函数之间插入折线。

这种折线可能会导致噪声。

结论总体而言，DDFS 是非常有用的高精度频率合成技术。

它提供比传统模拟技术更高的稳定性、精度和灵活性。

然而，如此高度的精细度和稳定性需要更多的计算资源和存储器，并且需要处理单元更加复杂。

此外，当噪声存在时，可能需要额外的滤波和缓冲来获得可接受的输出信号质量。

传统的频率合成器与 DDFS 之间相互竞争，这取决于应用程序和准确度要求。

基于FPGA的直接数字频率合成实现方案直接数字频率合成（DDS）是一种数字合成技术，它通过将数字信号转换为模拟信号来合成所需的波形。

DDS的基本原理是从相位的概念出发，通过相位累加器、波形存储器、数模转换器和低通滤波器等结构，将数字信号转换为模拟信号。

在DDS系统中，相位累加器是核心组成部分之一。

它通过将频率控制字（K）与相位增量（△<1））相加，生成一个相位序列。

该相位序列用于选择波形存储器中的幅度序列,从而生成所需的模拟信号。

波形存储器中存储了不同相位的幅度序列，通过相位累加器的输出选择所需的幅度序列。

然后，数模转换器将选定的幅度序列转换为模拟信号，最后通过低通滤波器去除高频噪声，得到纯净的模拟信号。

DDS系统的频率分辨率和频率范围取决于相位增量（A
Φ）和幅度序列的长度。

通过改变频率控制字（K）,可以控制所得离散序列的频率，经保持、滤波之后可唯一地恢复出此频率的模拟信号。

基于FPGA技术实现DDS的方案是，通过VXI接口电路将生成的数据存入固定数据RAM中，然后用FPGA设计的相位累加器来计算并选择RAM中的数据存放地址，最后将数据给定的频率控制字输出，经DAC转换即实现了任意波形输出。

直接数字频率合成器（直接数字频率合成器（DDS DDS DDS）总结）总结知识收集2008-07-2113:45:46阅读128评论0字号：大中小订阅直接合成法是用一个或多个石英晶体振荡器的振荡频率作为基准频率，由这些基准频率产生一系列的谐波，这些谐波具有与石英晶体振荡器同样的频率稳定度和准确度；然后，从这一系列的谐波中取出两个或两个以上的频率进行组合，得出这些频率的和或差，经过适当方式处理（如经过滤波）后，获得所需要的频率。

DDS 是直接数字式频率合成器（Direct Digital Synthesizer ）的英文缩写。

直接数字式频率合成器（DDS ）是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术，由相位累加器、波形ROM 、D/A 转换器和低通滤波器构成。

时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM 的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM 的数据位字长和D/A 转换器位数。

结构框图如图2-1所示。

先分部分介绍其结构，后面会讲到总体原理。

相位增量（Phase Increment ）M ，也称为频率控制字，单纯的无单位（不代表弧度或者角度）无符号数。

相位累加器（Phase Accumulator ）由一个无符号数的加法器和一个寄存器构成，一个时钟周期完成一次加法运算。

量化器（Quantizer ）完成很简单的功能。

将较高精度，较大位宽的输入，丢弃低比特位，得到较低精度，较小位宽的输出，直接用作后面查找表的地址。

正余弦查找表（Sine/Cosine Lookup Table）存放正余弦数值。

DDS的工作原理：DDS的基本原理是利用采样定理，通过查表法产生波形[2]。

由于，（2-1）其中Δθ为一个采样间隔ΔT之间的相位增量，采样周期，即：（2-2）控制Δθ就可以控制不同的频率输出。

Δθ是由频率控制字M控制的，即：（2-3）所以改变M就可以得到不同的输出频率。

DDS（DirectDigitalSynthesizer）直接数字式频率合成器1. 什么叫DDS直接数字式频率器DDS（Direct Digital Synthesizer），实际上是⼀种分频器：通过编程频率控制字来分频系统（SYSM CLOCK）以产⽣所需要的频率。

DDS 有两个突出的特点，⼀⽅⾯，DDS⼯作在数字域，⼀旦更新频率控制字，输出的频率就相应改变，其跳频速率⾼；另⼀⽅⾯，由于频率控制字的宽度宽（48bit 或者更⾼），频率分辨率⾼。

2. DDS⼯作原理图1 是DDS 的内部结构图，它主要分成3 部分：相位累加器，相位幅度转换，（）。

图 1，DDS的结构（1）相位累加器⼀个正弦波，虽然它的幅度不是线性的，但是它的相位却是线性增加的。

DDS 正是利⽤了这⼀特点来产⽣正弦信号。

如图 2，根据DDS 的频率控制字的位数N，把360° 平均分成了2的N次等份。

图2，相位累加器原理假设系统时钟为Fc，输出频率为Fout。

每次转动⼀个⾓度360°/2N，则可以产⽣⼀个频率为Fc/2N的正弦波的相位递增量。

那么只要选择恰当的频率控制字M，使得 Fout / Fc= M / 2N,就可以得到所需要的输出频率Fout，Fout = Fc*M / 2N。

（2）相位幅度转换通过相位累加器，我们已经得到了合成Fout 频率所对应的相位信息，然后相位幅度转换器把0°~360°的相位转换成相应相位的幅度值。

⽐如当DDS 选择为2V p-p 的输出时，45°对应的幅度值为0.707V，这个数值以⼆进制的形式被送⼊DAC。

这个相位到幅度的转换是通过查表完成的。

（3）DAC输出代表幅度的⼆进制数字信号被送⼊DAC 中，并转换成为模拟信号输出。

注意DAC 的位数并不影响输出频率的分辨率。

输出频率的分辨率是由频率控制字的位数决定的。

直接数字式频率合成技术（DDS）是⼀种先进的全数字频率合成技术，它具有多种数字式调制能⼒（如相位调制、频率调制、幅度调制以及I/Q正交调制等），在通信、导航、雷达、电⼦战等领域获得了⼴泛的应⽤。

直接数字频率合成的优缺点什么是直接数字频率合成？直接数字频率合成（Direct Digital Frequency Synthesis，DDFS）是一种基于数字信号处理技术的频率合成方法。

它通过数字信号产生器（Digital Signal Generator，DSG）的输出，实现对任何频率和任何波形的生成。

DDFS的原理是将相位累计器作为计数器，将其输出作为一个带宽窄的方波信号，再通过低通滤波器将其转换为连续的正弦波信号，以实现目标波形的合成。

直接数字频率合成的优点精度高DDFS是一种准确的频率合成方法。

因为它是以数字信号的方式输出波形，消除了模拟电路中产生的误差和漂移。

另外，DDFS在频率和相位的控制上，具有高精度的输出能力，提高了合成波形的质量和准确性。

范围广DDFS的输出范围非常广，它可以产生任何频率的波形信号。

而且不同于模拟频率合成器，DDFS的频率可由外部控制，输出频率可以实现广范围内的变化调节。

这种灵活性帮助工程师在频率范围需要变化的应用中，更轻松地调节输出信号。

稳定性好DDFS是一种基于数字信号的频率合成方法，它的信号源压缩了使用模拟电路时容易出现的波动、漂移等不稳定性，所以它具有较高的稳定性。

在多种温度和电压变化的应用中，DDFS可以提供相同的性能，这意味着在设计过程中不需要太多的环境测试与调试。

直接数字频率合成的缺点抗干扰能力差DDFS在抗干扰方面相对较差。

接收到使相位累计器发生错误计数的干扰信号，会导致输出波形的失真或异常。

这可能限制DDS的应用范围，特别是在高强度干扰环境下的应用中，DDFS可能会出现输出失真现象。

噪声高DDFS在合成信号时，会引入噪声，特别是在比较低的频率下噪声会非常明显。

噪声来自于相位计数器的数字量化以及DDS输出的工作频率和时钟相互种衍生的问题，对某些高精度应用造成质量上的影响。

售价较高相比于模拟信号发生器和频率合成器而言，DDFS的售价更高。

其内含的高精度时钟与数字量化模块、COSS/FOSS转换器以及快速控制电路等，使其在调制精度、计算速度、同时售价等方面相对更高。

DDS是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成。

时钟频率给定后，输出信号的频率取决于频率控制字，频率分辨率取决于累加器位数，相位分辨率取决于ROM 的地址线位数，幅度量化噪声取决于ROM的数据位字长和D/A转换器位数。

DDS有如下优点：⑴频率分辨率高，输出频点多，可达个频点(N为相位累加器位数)；⑵频率切换速度快，可达us量级；⑶频率切换时相位连续；⑷可以输出宽带正交信号；⑸输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；⑹可以产生任意波形；⑺全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻，因此八十年代以来各国都在研制和发展各自的DDS产品，如美国QUALCOMM公司的Q2334，Q2220；STANFORD公司的STEL-1175，STEL-1180；AD公司的AD7008，AD9850，AD9854等。

这些DDS芯片的时钟频率从几十兆赫兹到几百兆赫兹不等，芯片从一般功能到集成有D/A转换器和正交调制器。

DDS频率合成的具体原理！！频率合成器是现代电子系统的重要组成部分,在通信、雷达、电子对抗、导航、广播电视、遥测遥控、仪器仪表等许多领域中被广泛应用。

例如,在雷达设备中,他为发射机的调制器提供载频信号,也为接收机的混频器提供本振信号；在测试仪器中,他可单独作为标准信号源。

随着电子技术的不断发展,各类电子系统对频率合成器的要求越来越高,对相位噪声、频率转换时间、频率分辨力、相对工作带宽、体积及功耗等多种指标提出了更高的要求。

所以在研制频率合成源时,应根据具体应用和要求选择适当的方案,以满足系统设计指标要求。

直接频率合成（DDS）技术因有突出的特点，如输出波形灵活且相位连续（这是其最大优势）、频率稳定度高、输出频率分辨率高、频率转换速度快、输出相位噪声低、集成度高、功耗低、体积小等，使其在频率合成源技术中被广泛应用，但DDS合成频率比较低且输出频谱杂散较大，又限制了其应用。

/dzdgdq/jsqy/40028.shtml/view/229432.htm?fr=ala0_1/view/38405.htm?fr=ala0_1_1直接数字式频率合成器DDS2010-04-25 18:06直接数字频率合成技术（Direct DigitalFrequencySynthesis，即DDFS，一般简称DDS）是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术。

DDS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（SineWave）。

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、D／A转换器和低通滤波器（LPF）。

其中，频率累加器对输入信号进行累加运算，产生频率控制数据（Frequency Data或相位步进量Phase Increment）。

相位累加器由N位全加器和N位累加寄存器级联而成，对代表频率的二进制码进行累加运算，是典型的反馈电路，产生累加结果Y。

幅度／相位转换电路实质是一个波形存储器（WaveformMemory），以供查表使用。

读出的数据送入D／A转换器和低通滤波器。

具体工作过程如下：每来一个时钟脉冲Fclk，N位加法器将频率控制数据X与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果Y送至累加寄存器的输入端。

累加寄存器一方面将在上一时钟周期作用后所产生的新的相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一时钟的作用下继续与频率控制数据X相加；另一方面，将这个值作为取样地址值送入幅度／相位转换电路（即波形存储器），幅度／相位转换电路根据这个地址值输出相应的波形数据。

最后，经数／模转换（D／AConverter）和低通滤波器（LowPass Filter）将波形数据转换成所需要的模拟波形。

相位累加器在基准时钟的作用下，进行线性相位累加，当相位累加器累加满量时就会产生一次溢出，这样就完成了一个周期，这个周期也就是DDS合成信号的一个频率周期。