基于改進(jìn)CORDIC算法的DDS信號發(fā)生器設(shè)計.pdf

1、直接數(shù)字頻率合成技術(shù)是繼直接式和鎖相式頻率合成技術(shù)之后的新一代頻率合成技術(shù)，是現(xiàn)代頻率合成的主要技術(shù)和近代通信系統(tǒng)的重要組成部分。直接數(shù)字頻率合成技術(shù)由于具有輸出信號穩(wěn)定、分辨率高、相位連續(xù)、可控性好等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等多種領(lǐng)域。在電子對抗設(shè)備中，它可以作為干擾信號發(fā)生器；在測試設(shè)備中，可作為標(biāo)準(zhǔn)信號源，因此頻率合成器被人們稱為許多電子系統(tǒng)的“心臟”。但是由于 DDS采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，帶來了輸出信號頻率較低、雜散性能不夠

2、理想等缺點，在一定程度上限制了DDS的應(yīng)用。
　　本論文采用EDA（Electronic Design Automation）技術(shù)和SOPC（System On a Programmable Chip）技術(shù)相結(jié)合的方法設(shè)計了DDS信號發(fā)生器。首先介紹了DDS的發(fā)展現(xiàn)狀以及工作原理結(jié)構(gòu)等，并分析了輸出雜散產(chǎn)生的原因以及抑制方法。SOPC技術(shù)實現(xiàn)的NiosⅡ系統(tǒng)模塊是通過NiosⅡ軟核實現(xiàn)人機接口和頻率控制字的計算，將鍵盤輸入的頻率數(shù)

3、值轉(zhuǎn)換為頻率控制字。本論文通過將改進(jìn)的CORDIC算法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的ROM查找表結(jié)構(gòu)，降低了DDS結(jié)構(gòu)由于相位截斷所造成的雜散，并在算法模塊和相位累加器模塊的設(shè)計上使用流水線結(jié)構(gòu)，從而使輸出信號在速度上得到了提高。
　　CORDIC算法是一種用迭代方式計算旋轉(zhuǎn)矢量的方法，主要應(yīng)用于三角函數(shù)、雙曲線函數(shù)、指數(shù)、對數(shù)等一些基本函數(shù)的運算。在 CORDIC算法中，對數(shù)據(jù)的操作只需要進(jìn)行簡單的移位和加減操作，易于硬件實現(xiàn)。然而 CORDIC算

4、法迭代的特性限制了 DDS工作速度。為了進(jìn)一步提高運算速度，本論文對CORDIC算法進(jìn)行了詳細(xì)的分析與研究，提出了通過將剩余角度分解的方法來實現(xiàn)提前計算每次迭代的方向，從而減少傳統(tǒng) CORDIC算法每級迭代中計算旋轉(zhuǎn)方向的時間。將此方法與合并多級迭代的方法相結(jié)合改進(jìn)傳統(tǒng)流水線結(jié)構(gòu)CORDIC算法，以此提高算法模塊的整體運算速度。本論文以32位精度 DDS信號為例，在QuartusⅡ中對基于改進(jìn)CORDIC算法的DDS信號發(fā)生器系統(tǒng)各個模

5、塊進(jìn)行功能仿真，驗證模塊設(shè)計的正確性；并對改進(jìn)前后的信號發(fā)生器做了性能比較。
　　實驗結(jié)果表明：①分析基于改進(jìn)CORDIC算法的DDS信號發(fā)生器各個模塊的功能仿真和輸出波形圖，驗證了模塊功能正確性；②基于改進(jìn) CORDIC算法的DDS信號發(fā)生器以95.0ns運算速度明顯優(yōu)于傳統(tǒng)CORDIC算法的DDS信號發(fā)生器325.0ns運算速度；③與基于傳統(tǒng)CORDIC算法的DDS信號發(fā)生器比較，基于改進(jìn) CORDIC算法的DDS信號發(fā)生器在