2  DDS技术

2.1  DDS技术概述

   DDS（Direct Digital Frequency Synthesis）技术是一种新的频率合成技术，它是在二十世纪七十年代，首次由科学家Joseph Tierney等人提出的。在直接数字频率合成技术提出以前，传统的频率合成技术主要有直接式合成和间接式合成两种。相比与这传统的两种， DDS技术与它们最大的区别就在于DDS是一种全数字结构的频率合成器。因为在二十年代初中期，数字信号处理技术并不成熟，也不够先进，所以，直到二十年代末期，随着电子技术飞速发展，数字信息化时代的到来，DDS技术得到了不断的完善和发展，其输出频率带宽、杂散、及集成化等指标均得到了显著提高，这才日益显现出它的优点与极大的应用价值。

采取了全数字技术的直接数字频率合成器，其无论是从概念理论上。还是从器件结构上，都有了很大的不同，因此，它有着前两种传统频率合成方法所不具备的优点。例如，因为DDS的频率分辨率只由相位累加器位N来决定，我们可以从理论上推知，N越大则DDS频率分辨率也就越大。这使得DDS的分辨率可以降低到传统频率合成器远所不能达到的频率分辨率，1mHz甚至更低[4]。再比如，DDS的结构没有多余的反馈环节，为一开环结构，这就使得其频率转换时间极短。随着一代又一代高性能、低功耗、低成本的DDS芯片的出现，其应用前景将不可估量。

2.2  DDS结构

   DDS的基本结构主要包括五部分：标准时钟源、相位累加器、波形查询表、D/A转换器和低通滤波器。下面主要分讲一下相位累加器、波形查询表、D/A转换器三部分。

2.2.1  相位累加器

  相位累加器基本结构如图2.1所示，它由一个N位加法器和一个N位寄存器构成。加法器和寄存器结合，实现对相位的累加和存储。N位全加器将控制字与累加器上一时钟周期累加的相位数据相加，则累加相位累加器输出的相位与频率就是信号的输出相位与DDS的输出频率。  图2.1  相位累加器基本结构图

2.2.2  波形查询表ROM

   波形查询表ROM的功能就是根据相位累加器输入的相位，进行地址查询，然后输出与该相位对应的二进制数字正弦幅值。因此，可以将查询表ROM简单的看做为一个相位/幅值转换器。其结构如图2.2所示。      图2.2  波形存储器    

   如果在该系统的ROM的容量很大，则如何将其集成到DDS芯片上会成为一大问题，功耗大、集成化难会导致其实用性和可靠性大大下降。所以，我们通常会对ROM容量进行压缩。

2.2.3  D/A(数字/模拟)转换器

   D/A转换器的功能，即是负责将波形存储器ROM中输出的二进制数字序列信号转换成模拟信号，并输出给低通滤波器[5]。因为输入到转换器中的信号为非连续的数字信号，所以，D/A转换器输出的模拟信号也相应的为一阶梯型模拟信号。通常来讲，生产DDS芯片的公司都会将DAC模块直接集成到DDS芯片内，这既简化了DDS系统的设计，同时也保证了DDS芯片性能的稳定。