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1. 绪论
1.1 选题的背景
信号发生器是一种历史悠久的测量仪器。随着通信和雷达技术的发展，主要应用于测试各种接收机的标准信号发生器相应的出现，也使得信号发生器从定性分析的测试仪器转变成为了定量分析的测量仪器。与此同时还出现了脉冲信号发生器。
因为早期的信号发生器功率比较大、电路比较简单、机械结构比较复杂，所以信号发生器的发展速度比较缓慢，直到1964年才出现了第一台全晶体管的信号发生器。
频率源是现在电子系统的重要组成部分，在通信、雷达、导航、电子对抗等许多领域中被广泛使用。随着电子技术的不断发展，各类电子系统对频率源的要求越来越高，对频率分辨率、频谱纯度、体积及功耗等多种指示提出了更高要求，因此传统的频率源已经无法满足其要求。
基本的频率合成技术有直接式合成和间接式合成。早期的频率合成采用直接合成的方式，是把一系列谐波经过分频、倍频、混频及滤波等处理产生离散频率。直接式相关频率合成器只用一个频率参考源，合成器所需要的频率是由这个参考源经过分频、倍频、混频产生的。直接式非相关频率合成器不仅需要采用多个频率参考源，而且这样产生多个频率精度和稳定度相同的频率源是十分困难的。所以直接选择相关频率合成器比较多。
DDS（Direct Digital Synthesis）是20世纪70年代发展起来的一种新的频率合成法，它将现今的数字处理技术和方法引入信号合成领域，是近年来随着数字集成电路和计算机的发展而出现的一种新的频率合成技术，各种基于DDS技术的集成芯片也大量出现。直接频率合成器主要应用于数字信号源及数字锁相环等电路中。DDS采用了数字采样存储技术，具有相位连续变化，易实现对输出信号的多种调制等优点。
目前DDS技术已经成为频率合成技术的首选方案之一。DDS技术是基于耐奎斯特采样定理，主要原理是将从波形中采样到得离散值通过DAC转换成连续信号。DDS芯片不仅能够与计算机紧密结合在一起，充分发挥软件的作用，而且在实际应用中，可以也采用单片机来代替计算机对DDS芯片进行控制，实现频率的输出。DDS相比于传统频率合成不仅结构多种多样，而且在一系列性能指标也较传统的高很多，能够为系统提供了优于模拟信号源的性能。
1.2选题的意义及研究现状
1.3 DDS的基本原理
DDS信号发生器运用的是直接数字频率合成技术，使信号发生器的准确度、稳定度与基准频率的水平相同，而且能够在比较宽的频率范围内调节频率的精度。用该方法设计的信号源能够输出各种波形，也可调节输出的电平。
DDS具有频率分辨率高、相对带宽、控制灵活、输出相位连续、可编程和全数字化方便、频率转换时间短、可产生宽带正交信号及多种调制信号等优点，并且具有极高的性价比。DDS技术是根据奈奎斯特定理取样，由连续信号的相位出发，将正弦信号经取样、量化、编码后形成一个对应的正弦函数表，然后存储在EPROM中。合成时，在不改变样本频率的情况下，可以改变相位累加器的频率控制字从而使相位的增量发生变化，然后将相位的增量除以幅值量化得到的数字信号，再通过D/A转换及低通滤波器处理后即可得到合成的相位变化的模拟信号频率[1]。
DDS是从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术，由一个直接数字频率合成器由加法器、波形存储ROM、相位累加器、D/A转换器和低通滤波器（LPF）构成。其工作原理：相位累加器由时钟fc控制，以步长K作为累加，输出的波形控制字W、相位控制字P与N位二进制码求和后即为波形ROM的地址，然后对ROM进行寻址，波形ROM就会输出一个D位的幅度码S(n)经D/A后转换成阶梯波S(t)，最后由低通滤波器平滑处理后就能够得到合成的信号波形[2]。通过此方式得到的信号波形的形状是由ROM中存放的幅度码决定的，因此采用DDS技术可以产生任意的波形。但这里我们用DDS实现正弦波的合成作为说明介绍。DDS的原理框图如图1所示：