1 引言

直接数字频率合成器（dds）技术，具有频率切换速度快，很容易提高频率分辨率、对硬件要求低、可编程全数字化便于单片集成、有利于降低成本、提高可靠性并便于生产等优点。目前各大芯片制造厂商都相继推出采用先进cmos工艺生产的高性能和多功能的dds芯片，专用dds芯片采用了特定工艺，内部数字信号抖动很小，输出信号的质量高。然而在某些场合，由于专用的dds芯片的控制方式是固定的，故在工作方式、频率控制等方面与系统的要求差距很大，这时如果用高性能的fpga器件设计符合自己需要的dds电路就是一个很好的解决方法，它的可重配置性结构能方便的实现各种复杂的调制功能，具有很好的实用性和灵活性。

　　2 dds调频信号发生器框图设计

　　3 dds调频信号发生器fpga电路设计

图2给出了dds调制信号发生器核心单元的fpga电路设计图。其设计方案采用altera公司的cyclone系列ep1c6t144c6芯片，加法器为12位，调制信号

波形存储器为4096×12bit，载波信号波形存储器为4096×12bit，系统时钟为80mhz；设计性能参数：载波频率可达10mhz（为确保波形不失真，一周期至少取8点），调制频率范围0~100k，调频深度0~10。外部电路输入有调制信号频率控制字kh[11..0]，载波信号频率控制字kc[11..0]，频偏控制字kx[11..0]，调制信号系统时钟tzclk，载波信号系统时钟zbclk。kh[11..0]经累加器a输出累加相位adda[11..0]作为调制信号查找表的地址，波形数据qa[11..0]和kx[11..0]和kc[11..0]经过数值变换后输出调频控制字k[11..0]。k[11..0]经累加器b输出累加相位addb[11..0]作为调频信号查找表的地址，波形数据qb[11..0]经外部dac转换和低通滤波得到调频信号波形。其中，在两个累加器后相连的dff缓冲器有助于消除毛刺的影响，进一步确保系统的稳定性和可靠性。

　　4 仿真及实验

取载波系统时标频率1mhz，调制信号系统时标频率100khz，相位累加器位数8位，两个波形存储器地址位数和数据位数都为8位。用quertus ⅱ 3.0 仿真，见图3；

　　 图3 dds调频波仿真图（quertus ii）

用matlab 6.5仿真见图4；

　　用aedk-eda实验箱下载（其fpag芯片为epf10k10tc144-4），d/a转换及单极性输出电路用isppac20芯片实现，通过tektronix tds3054b示波器观察波形，结果见图5。其中d/a位数为8，测量范围-4-+4v，载波信号峰值1.414v，由图4和图5频率调制解调波形数据可得载波频率为14.2khz，误差-3.06％；调制频偏为480hz,误差-1.69％；调制度为m＝10.21％，误差2.1％,调制频率为4.82khz，误差-1.23％。从实验结果可以看出本文提供的设计理论及设计电路的不但正确、可行，并具有良好的性能参数。所有设计、仿真及实验结果的一致，为dds调频信号发生器fpga实现提供了优良的设计方案。

　　图4 dds调频波仿真图（matlab）

　　图5 dds调频波实验结果图 　

　　5 总结

用fpga实现dds调频信号电路较采用专用dds芯片更为灵活，只要改变fpga中rom内的数据和控制参数，dds就可以产生任意调制波形，且分辨率高，具有相当大的灵活性。相比之下，dds的功能完全取决于设计需求，可以复杂也可以简单，而且fpga芯片还支持在系统现场升级。另外，将dds设计嵌入到fpga芯片所构成的系统中，其系统成本并不会增加多少，而购买专用芯片的价格则是前者的很多倍。所以采用fpga来设计dds系统具有很高的性价比。