基于fpga的高精度直接数字频率合成器设计19342new

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1、第23卷第8期重庆工学院学报(自然科学)2009年8月Vo1.23No.8JournalofChongqingInstituteofTechnolo且γ(NaturalScience)Aug.2009基于FPGA的高精度直接数字频率合成器设计张静，张流强，李跃文，刘青峰，李全超(重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室，重庆400044)摘要:介绍了直接数字频率合成器的原理和特点，给出了利用FPGA实现DDS的方法.采用Brent-Kung二元树结构实现了流水线型累加器，该方法克服了累加器进位链过长的问题，使系统运行速度得到改善;运用并行Cordic(坐标

2、旋转计算)算法实现幅度相位转换，包括提前计算进位方向和将后8级合并为一级，进一步减小了系统所耗硬件资源和功耗，并给出了仿真结果.关键词:Cordic算法;流水线;现场可编程逻辑器件中图分类号:TN741文献标识码:A文章编号:1671-0924(2009)08-0144-05DesignofHighPrecisionDirectDigitalFrequencySynthesizerBasedonFPGAZHANGJing,ZHANGLiu-qiang,LIYue-wen,LIUQing-feng,LIJin-chao(KeyL31ofOptoelectr

3、onicTechnology&SystemoftheMinistryofEducation,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China)Abstract:ThispapermainlyintroducestheprinciplesandcharacteristicsoftheDDS(DirectDigitalFrequencySynthesizer),andgivesthemethodofimplementingDDSusingFPGA.Brent-KungBinarytreestructureisusedtoim

4、plementthepipelineaccumulator,whichovercomestheproblemsoflongcarry-chainofaccumulatorandmakesoperatingspeedofthewholesystemimproved.ParallelCordicalgorithmisusedtoimplementconversionbetweenphaseandamplitude,calculatetherevolvingdirectioninadvanceandmergetheultimate8pipelinesintoo

5、ne,whichfurtherreduceshardwareresourcesandpowerconsumptionofthesystem.Finally,thesimulationresultsarepresented.Keywords:Cordicalgorithm;pipeline;FPGA随着科技的进步，存在稳定度差、频率转换速转换速度快、输出信号相位连续、全数字化结构易度慢、精度低等缺点的传统信号源频率，不能满足于集成等优点，被广泛应用在雷达、数字通信和电实际需要，有必要研制新的信号源.近年来由于微子对抗等领域.现场可编程门阵列(FPGA)具有

6、工电子技术的进步，直接数字频率合成技术(DDS)作速度快、集成度高和现场可编程的特点，受到数得到了较快的发展，因其具有频率分辨率高、频率字电路设计者的青睐.收稿日期:2009-03-20作者简介:张静(1983-)，女，安徽阜阳人，硕士研究生，主要从事集成化芯片系统(SOC)技术研究.张静，等:基于FPGA的高精度直接数字频率合成器设计145出的，主要是从相位概念出发直接合成所需波形1DDS原理的频率合成技术.其结构主要由相位累加器，波形存储器ROM(相位幅度转换)，D/A转换器和低通DDS[lJ是Tier滤波器4部分组成.基本框架如图1所示.频率控制字

7、E11~~i).}iltJ~.F-时钟频率Jc图1DDS原理图1中fc为时钟频率，K是频率控制字，相位每级流水线用进位选择加法器和2-1选择器实累加器在时钟j毛的控制下以步长K作累加，输出现，Brent通过块结构实现进位计算，其运算规的M位二进制码作为ROM的地址，对波形ROM则为:进行寻址，ROM输出的L位幅度码经D/A转换成(g,p)•(g',p')=(g+pg',p'p)(1)阶梯波，再经过低通滤波器平滑后即可得到合成gi二α&biPi二α^bi的信号波形.输出频率f0=fcxk/2N(N是相位定义了·运算符，它可以看成是一个函数，2累加器的宇长

8、)，大小由时钟频率j去与频率控制组输入信号怡，p)，(g'，p)，2组输出信号(