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摘要：本文基于fpga和dds技术设计实现了一种频率步进信号源系统。系统是通过编写硬件描述语言verilog，以quartusⅱ软件为工具以fpga为载体完成对dds在波形频率、跳跃间隔、起始频率、终止频率等方面的控制和调节。该系统可以产生10-50mhz的频率步进信号，步进频率可调节，输出的信号具有频谱纯度高、频率分辨率高和频率转换速度快等优点，该系统可以广泛应用于通信、雷达等领域。
关键词：fpga；dds；频率步进信号源
中图分类号：tn74 文献标识码：a 文章编号：1007-9416（2017）01-0147-01
1 引言
随着数字信号理论和超大规模集成电路的发展，在频率合成领域出现直接数字频率合成（dds）技術，dds技术是一种全数字化的波形发生技术，其频率分辨率高、调频时间短、频率稳定度高。目前的专用集成dds芯片频率单片可达1ghz，在各种信号源系统中得到了广泛的应用。
现场可编程门阵列（fpga）是近年来发展迅速的大规模、高密度的可编程逻辑器件。fpga具有高度的灵活性，长生命周期性，可反复编程修改等特点，从而使其在通信、数据处理、网络、工业控制、军事和航空航天领域中得到迅速普及和广泛应用。
2 基本原理
利用fpga完成对dds芯片的时序配置和工作控制，通过dds芯片ad9854实现对步进信号源的设计，利用lcd1602直接显示出调制波形的工作参数信息。
2.1 基于dds芯片ad9854的介绍
ad9854数字合成器是cmos型dds单片集成电路，采用了先进的dds技术，该芯片具有极高的工作频率、方便灵活的外部接口、多种信号输出形式等特点。ad9854的结构如图1所示。它的主要原理为：片内整合了两路高速、高性能的正交d/a转换器和高速比较器，可以实现数字合成的正交i路和q路输出。在高稳定度时钟的驱动下，ad9854将产生一个高稳定的频率、相位、幅度可编程的正弦和余弦信号，作为振荡器用于通信、雷达等领域。
2.2 频率参数计算
当时钟信号f到来时，相位累加器对频率控制字ftw进行线性累加，从累加得到的相位码中取n位有效位对波形存储器进行寻址，输出相应的幅度码，再经过dac得到阶梯波，最后通过低通滤波器lpf得到所需的连续变化的信号波形。系统时钟频率f、输出信号频率f和频率控制字 ftw的关系为
ftw=f*2n/f
式中： ftw（频率控制字）是一个定义数字，n为相位累加器的资源。
3 基本构成
dds扩展模块板主要由一片2路模拟输出的ad9854dds芯片，以及两片ad8009高速运算放大器组成，可以满足对于高速信号产生的要求，借助fpga核心模块板，通过模式控制和频率字控制实时产生点频、扫频、ask、fsk等各种形式的模拟信号信号。
4 性能测试
对整个10-50mhz工作带宽内进行多个频点的输出测试，结果如图2所示。
5 结语
基于fpga和dds芯片ad9854能够灵活方便地实现步进信号源的设计与实现，并在10-50mhz频率范围内实现任何的单频输出和扫频输出信号。
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