基于改進CORDIC算法的DDS信號發(fā)生器設計.pdf

1、直接數(shù)字頻率合成技術是繼直接式和鎖相式頻率合成技術之后的新一代頻率合成技術，是現(xiàn)代頻率合成的主要技術和近代通信系統(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，被廣泛應用于通信、雷達、導航等多種領域。在電子對抗設備中，它可以作為干擾信號發(fā)生器；在測試設備中，可作為標準信號源，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)字結構，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的應用。
　　本論文采用EDA（Electronic Design Automation）技術和SOPC（System On a Programmable Chip）技術相結合的方法設計了DDS信號發(fā)生器。首先介紹了DDS的發(fā)展現(xiàn)狀以及工作原理結構等，并分析了輸出雜散產(chǎn)生的原因以及抑制方法。SOPC技術實現(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、值轉換為頻率控制字。本論文通過將改進的CORDIC算法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的ROM查找表結構，降低了DDS結構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計上使用流水線結構，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矢量的方法，主要應用于三角函數(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。為了進一步提高運算速度，本論文對CORDIC算法進行了詳細的分析與研究，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方向的時間。將此方法與合并多級迭代的方法相結合改進傳統(tǒng)流水線結構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CORDIC算法的DDS信號發(fā)生器系統(tǒng)各個模

5、塊進行功能仿真，驗證模塊設計的正確性；并對改進前后的信號發(fā)生器做了性能比較。
　　實驗結果表明：①分析基于改進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 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 CORDIC算法的DDS信號發(fā)生器在