直接数字合成是什么意思？基本方案的基本方案

直接数字合成(Direct Digital Synthesis, DDS)是一种新型的频率合成技术，具有频率分辨率高、切换速度快等突出优点，在任意波形发生器中被广泛采用。

其基本原理如图1所示，它主要由相位累加器、波形RAM、DAC以及低通滤波器等组成。N位相位累加器在取样时钟控制下与频率控制字K所决定的相位增量ϕΔ相加；相位累加器的输出(高A位)作为波形RAM的地址，实现波形相位到幅值的转换；波形数据经DAC转换成模拟

利用DDS技术产生任意波信号需要更新波形RAM中的数据[2]。但目前商品化的DDS专用集成电路几乎都是基于固定正弦信号的，没有提供更改波形数据的途径。因此，要实现任意波形产生必须自行设计DDS。由于DDS的电路规模较大，采用可编程电路(如FPGA)实现是一种合理的选择[3, 4]。

图1 利用DDS技术产生任意波信号
相位累加器是DDS的核心，如何保证高累加速度是一个关键问题。本文设计目标为采样速率100 MSa/s、存储深度64 K∗12 bits、频率分辨率优于100 μHz的任意波形发生器。它要求主DDS的相位累加速率达到100 MHz，累加位数不低于40 bits，实现上具有一定的难度。

根据DDS的基本原理，决定相位累加器相位增量的频率控制字，用于改变波形的输出频率。而波形的频率调制过程是频率的变化过程，不同的调制方式，信号频率的变化规律不同，通过实时改变DDS的频率控制字就可以用全数字的方法实现波形的各种频率调制。设计的关键是如何将要求的调制信号实时地反映到频率控制字上，即波形频率调制问题最终体现为频率控制字的产生问题。

基于上述思路的任意波产生及频率调制的基本方案如图2所示。它由两个DDS组成：主DDS用于产生需要输出的任意波信号，调制DDS用于产生调制信号(数据)。调制信号数据保存在调制RAM中，根据不同的调制方式可以更改，如线形调频时的调制信号为锯齿波。调制信号数据和指定的调制参数进行恰当运算后产生主DDS的频率控制字，实时控制波形的输出频率。

图2 基于DDS的任意波产生及频率调制方案

高速波形产生及频率调制技术研究