dds技术是什么

dds技术是什么

DDS（Direct Digital Synthesis）是一种把一系列数字信号通过D/A转换器转换成模拟信号的数字合成技术。它有查表法和计算法两种基本合成方法。由于ROM查询法结构简单，只需要在ROM中存放不同相位对应的幅度序列，然后通过相位累加器的输出对其寻址，经过数/模转换和低通滤波（LPF）输出便可以得到所需要的模拟信号。这里，选用ROM查表法。DDS技术实质上是实现了一个数字分频器的功能。对于一个周期的正弦波连续信号，可以沿其相位轴方向，以等量的相位间隔对其进行相位/幅度采样，得到一个周期性的正弦信号的离散相位的幅度序列，对模拟幅度进行量化后的幅值采用二进制数据编码，这样就把一个周期的正弦波连续信号转换成一系列离散的二进制数字量，然后存入存储器RAM中，每个存储器单元的地址即是相位取样地址，存储单元的内容是已经量化了的正弦波幅值。一个这样的只读存储器构成了一个与2π周期相位取样对应的正弦波函数表。DDS的基本原理如图2所示。它主要由标准参考频率源、相位累加器、波形存储器和数/模转换器构成。

在时钟脉冲的控制下，频率控制字K由累加器得到相应的相码。相码寻址波形存储器进行相码—幅码变换输出不同的幅度编码，经过数/模变换器得到相应的阶梯波，最后经过低通滤波器对阶梯波进行平滑，即得到由频率控制字K决定的连续变化的输出波形。相位累加器是实现DDS的核心，它由一个N位字长的二进制加法器和一个由固定时钟脉冲取样的N位相位寄存器组成，在每个时钟脉冲到达时，相位寄存器采用上个时钟周期内相位寄存器的值与频率控制字K之和，并作为相位累加器在这一时钟周期的输出。

任意波形

任意波形发生器(AWG)通常提供较深的存储器，较大的动态范围以及较宽的带宽，来满足各式各样的应用，包括通信、半导体和系统测试。AWG接收来自PC的用户自定义数据，并利用这些数据来生成任意波形。AWG用户可以将想要产生的一系列波形下载到仪器所带的存储器中。通常，可以存储实际的波形和形成这些波形所需的波形序列指令。

请看一下AWG的基本架构。要从AWG上产生一种波形，必须先创建任意波形本身。像模拟波形编辑器，调制工具，以及国家仪器公司(NI)的LabVIEW这类的软件工具都能够简化这些波形的创建。这些波形和其波形序列指令都存在仪器所带的RAM中。

波形生成序列通常从 TTL硬件触发器开始。各种波形由许多单个的样本构成，而生成采样率由仪器的采样时钟确定。从内部采样时钟时基(100 MHz VCXO)中导出采样时钟有几种不同模式，包括DDS定时Div/N时钟，以及几种提供不同外部时钟的模式。另外，对于用于仪器的锁相环的频率基准，也有几种不同的选择。

波形通过存储器到数模转换器( DAC)，数模转换器将数字采样样本转换成所需的模拟输出波形。在DAC之前，样本被数字滤波，而经过DAC之后，模拟输出又通过一个模拟滤波器。这些数字和模拟滤波器通过插值来增加采样率，并通过谐波低通滤波器滤除寄生信号，从而极大地改进了信号的质量。通常，这些滤波器都能够软件编程。

AWG允许用户规定波形片断，并通过重复来构建复杂波形。由于AWG将波形存储在自身存储器中，故波形长度受限。波形循环帮助产生具有多次重复的子段的信号。对波形段进行循环改善了存储效率，并增加了波形的持续时间。

AWG还可以规定波形中不同的级，每级可以包括不同的波形段和不同的循环次数。AWG依次产生每一个定义的波形段。通过组合先后顺序和循环次数，就能够利用很小的存储器容量来构建非常复杂的波形。AWG可以为每段指定不同的波形片段，不过不同段之间的过渡点上的相位不一定是连续的。

最后，许多AWG都具有一个仿函数发生器功能。此时，当要求输出一个标准函数波形时，可以先用软件来产生，并下载到AWG上，然后再由AWG输出。这就不同于下面将要介绍的全DDS技术。

DDS算法函数

函数发生器产生固定波形，如正弦波、方波(矩形波）阶梯波或三角波（锯齿波），频率可调节。函数发生器无需来自计算机或大容量存储缓冲器的连续输入，因为设备本身能够产生这些波形。

函数发生器可以基于模拟技术，也可以基于数字技术。模拟函数发生器利用模拟硬件来产生简单的函数，并在需要指定频率的静态正弦波或方波时经常使用。而数字函数发生器采用直接数字综合( DDS)，DAC，数字信号处理，以及一个单周期存储缓冲器来产生信号。 DDS技术依赖数字控制的方法，利用单基准时钟频率来实现一个模拟频率源。DDS能够实现高精度和高分辨率，高温度稳定度，高宽带，以及随机的和相位连续的频率切换。

许多信号源通过对一个内部时基进行整数分频来产生时钟信号，这被称为除N方法。但是，用除N方法来产生时钟，只能产生有限的时钟频率。AWG，甚至几个时钟频率产生器，可以采用DDS技术来产生具有非常精细的更新频率时钟信号，而这是除N方法无法实现的。

DDS算法函数

发生器

一个完整周期的函数波形被存储在上面所示的存储器查找表中。相位累加器跟踪输出函数的电流相位。为了输出一个非常低的频率，采样样本之间的差相位(Δ)将非常小。例如，一个很慢的正弦波可能将有1度的Δ相位。则波形的0号采样样本采得0度时刻的正弦波的幅度，而波形的1号采样将采得1度时刻的正弦波的幅度，依次类推。经过360次采样后，将输出正弦曲线的全部360度，或者确切地说是一个周期。一个较快的正弦波可能会有10度的Δ相位。于是，36次采样就会输出正弦波的一个周期。如果采样率保持恒定，上述较慢的正弦波的频率将比较快的正弦波慢10倍。

进一步说，一个恒定的Δ相位必将导致一个恒定正弦波频率的输出。但是，DDS技术允许通过一个频率表迅速地改变信号的Δ相位。函数发生器能够指定一个频率表，该表包括由波形频率和持续时间信息组成的各个段。函数发生器按顺序产生每个定义的频率段。通过生成一个频率表，可以构建复杂的频率扫描信号和频率跳变信号。DDS允许函数发生器的相位从一级到另一级连续变化。

矢量信号发生器提供高灵活度和强大的解决方案，可用于科学研究，通信，消费电子，宇航/国防，半导体测试以及一些新兴领域，如软件无线电，无线电频率识别( RFID)，以及无线传感网络等。

有些公司还提供许多其他利用DAC来产生模拟信号的模拟输出产品。模拟输出板的基本架构是，将一个小型的FIFO存储器连接到一个DAC上。绝大部分的模拟输出板被用来产生静态电压，而且许多可以被用来产生低频波形。