【正文】 緒論 波形發(fā)生器是一種廣泛應(yīng)用于電子電路，自動控制和 科學(xué)實驗等領(lǐng)域的信號源。比如電參量的測量、 雷 達、通信、電子對抗與電子系統(tǒng)、 宇航和嚴(yán)控遙測技術(shù)等等，從某種意義上說高品質(zhì)信號源更是實現(xiàn)高性能指標(biāo)的關(guān)鍵，很多現(xiàn)代電子設(shè)備和系統(tǒng)的功能都直接依賴于所用信號源的性能 ，因此，高品質(zhì)信號源被人們喻為眾多電子系統(tǒng)的“心臟”。隨著通信、 雷達的不斷發(fā)展，多信號源的 頻率穩(wěn)定度、頻譜純度、 頻率范圍和輸出頻率的個數(shù)以及信號波形的形狀提出越來越多的要求。為了提高信號源輸出頻率穩(wěn)定度，可以采用晶體振蕩器等方法來解決。為了滿足頻率個數(shù)多 的要求，可以采用頻率合成技術(shù)，即通過對頻率進行加減乘除運算，可從一個高穩(wěn)定度和高精確度的標(biāo)準(zhǔn)頻率源，產(chǎn)生大量的具有同一穩(wěn)定度和精確度的不同頻率。 運用 DDS 技術(shù)是設(shè)計波形發(fā)生器的一種通用手段， DDS 不僅可以產(chǎn)生正弦波同時也可以產(chǎn)生任意波，這是其他頻率合成方式所不具有的特點，任意波在各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。通過 DDS 這種方法產(chǎn)生任意波是一種簡單，低成本的方法，通過增加波形點數(shù)可以使輸出達到很高的精度，這都是其他方法所無法比擬的。 自 80 年代以來各國都在研制 DDS 產(chǎn)品，并廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。其中以AD 公司的產(chǎn)品 比較有代表性。如 AD700 AD9850、 AD985 AD985 AD9858等。其系統(tǒng)時鐘頻率從 30MHz 到 300MHz 不等，其中的 AD9858 系統(tǒng)時鐘更是達到了 lGHz。這些芯片還具有調(diào)制功能。如 AD7008 可以產(chǎn)生正交調(diào)制信號，而 AD9852 也可以產(chǎn)生 FSK、 PSK、線性調(diào)頻以及幅度調(diào)制的信號。這些芯片集成度高，內(nèi)部都集成了 D/A 轉(zhuǎn)換器，精度最高可達 12bit。同時都采用了一些優(yōu)化設(shè)計來提高性能。如這些芯片中大多采用了流水技術(shù)，通過流水技術(shù)的使用，提高了相位累加器的工作頻率，從而使得 DDS 芯片的 輸出頻率可以進一步提高。通過運用流水技術(shù)在保證相位累加器工作頻率的前提下，相位累加器的字長可以設(shè)計得更長，如 AD9852 的相位累加器達到了 48 位。而不是之前型號的 32 位，這樣輸出信號的頻率分辨率大大提高了。 運用 DDS 技術(shù)生產(chǎn)的 DDS 任意波型信號發(fā)生器是較新的一類信號源，并且已經(jīng)廣泛投入使用。它不僅能產(chǎn)生傳統(tǒng)函數(shù)信號發(fā)生器能產(chǎn)生的正弦波、方波、三角波、鋸齒波，還可以產(chǎn)生任意編輯的波形。由于 DDS 的自身特點，還可以很容易的產(chǎn)生一些數(shù)字調(diào)制信號，如 FSK、 PSK 等。一些高端的信號發(fā)生器甚至可以產(chǎn)生通訊信號。同 時輸出波形的頻率分辨率、頻率精度等指標(biāo)也有很大的提高。如 HP 公司的 HP33120 可以產(chǎn)生 lOmHz15MHz 的正弦波和方波， 同時還可以產(chǎn)生 lOmHz5MHz 的任意波形， 還具備調(diào)制功能，可以產(chǎn)生 AM、 FM、 FSK、猝發(fā)、掃頻等信號。 HP 公司的 HP33250 可以產(chǎn)生 1uHz80MHz 的正弦波和方波，產(chǎn)生 1uHz 到 25MHz 的任意波形。 BK PRECISION 公司的 4070A 型函數(shù)級任意波形發(fā)生器產(chǎn)生的正弦波和方波輸出頻率 DC21． 5MHz，頻率分辨率 10mHZ。同時還具有 AM、 FM、 PM、 SSB、 BPSK、 FSK、猝發(fā)、 DTMFGeneration 和DTMFDetection 的功能。并且具有了和 PC 機良好的接口，可以通過 WINDOWS界面的程序進行任意波形的編輯。 除了在儀器中的應(yīng)用外， DDS 在通信系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)中也有很重要的用途。通過 DDS 可以比較容易的產(chǎn)生一些通信中常用的調(diào)制信號如：頻移鍵控 (FSK)、二進制相移鍵控 (BPSK)和正交相移鍵控 (QPSK)等。 DDS 可以產(chǎn)生兩路相位嚴(yán)格正交的信號，在正交調(diào)制和解調(diào)中的到廣泛應(yīng)用，是一種很好的本振源。 此外隨著集成電路制造工藝的逐步提高，通過采用先進的工藝 和低功耗的設(shè)計，數(shù)字集成電路的工作速度已經(jīng)有了很大的提高?，F(xiàn)在最新的 DDS 芯片工作頻率已經(jīng)可以達到 1GHz，這樣就可以產(chǎn)生頻帶比較寬的輸出信號了。 為了進一步提高 DDS 的輸出頻率，產(chǎn)生了很多 DDS 與其他技術(shù)結(jié)合的頻率合成方法。如當(dāng)輸出信號是高頻窄帶信號的時候可以用混頻濾波的方法擴展 DDS的輸出，也可以利用 DDS 的頻譜特性來產(chǎn)生高頻信號，如利用較高的鏡像頻率輸出?？梢姡?DDS 技術(shù)的波形發(fā)生器能實現(xiàn)高穩(wěn)定度、高精度、高分辨率的波形輸出，具有頻率切換速度快、體積小、價格便宜的特點 ,是一種很有發(fā)展前途的信號源。 所以本設(shè)計采用此方案。 近年來，隨著可編程邏輯器件（ FPGA、 CPLD 等）的廣泛應(yīng)用，功能的不斷強大，以及快速算法的不斷出現(xiàn)，任意波形發(fā)生器也向自動化、數(shù)字化、高精度化方向發(fā)展。早期的 DDS 系統(tǒng)使用分離的數(shù)字器件搭接 ,隨著整個電路系統(tǒng)運行頻率的提高 ,采用分離器件構(gòu)建的 DDS 電路有其自身無法克服的缺點 ,主要表現(xiàn)在電磁兼容和系統(tǒng)工作頻率上。后來出現(xiàn)的專用 DDS 芯片極大的推動了 DDS技術(shù)的發(fā)展，但專用 DDS 芯片價格昂貴，且無法實現(xiàn)任意波形輸出，而 CPLD及 FPGA 的發(fā)展為實現(xiàn) DDS 提供了更好的技術(shù)手段。 FPGA(Field Programmable Gate Array)是目前廣泛采用的一種可編程器件 ,它的應(yīng)用不僅使 數(shù)字電路系統(tǒng)的設(shè)計非常方便 ,并且還大大縮短了系統(tǒng)研制的周期 ,縮小了數(shù)字電路系統(tǒng)的體積和所用芯片的品種， 它的時鐘頻率可達到幾百兆赫茲 ,加上它的靈活性和高可靠性 ,非常適合用于實現(xiàn)波形發(fā)生器的數(shù)字電路部分。 Summary Waveform generator is a widely used in electronic circuits, automatic control and scientific experiments in areas such as the signal source. For example, the measurement of electrical parameters, radar, munications, electronic warfare and electronic systems, aerospace and strictly controlling telemetry, etc., in a sense of highquality signal source is the key to the achievement of performance indicators, The features of many modern electronic devices and systems are directly dependent on the signal source that used in the performance , Therefore, highquality signal source was described as a large number of electronic systems heart. With munication, the continuous development of radar, multisignal sources, frequency stability, spectral purity, frequency range and the number of output frequencies, as well as the shape of the signal waveform to a growing number of requests. In order to improve the signal source output frequency stability, such as crystal oscillator can be used to resolve this issue. In order to meet the requirements of multifrequency number, frequency synthesis technology can be used, that is, addition and subtraction through multiplication and division of the frequency of operation can be seen from a high stability and high accuracy of the standard frequency source, resulting in a large number of have the same stability and accuracy of different frequencies. The use of DDS technology is the design of a mon waveform generator means, DDS not only can produce sine wave at the same time can generate arbitrary wave, this is the manner in which the other frequency synthesizer does not have the characteristics of any wave in all fields have a wide range of applications. Through the DDS arbitrary wave of such methods is a simple, lowcost way to increase the output waveform points can be achieving a high degree of accuracy, by other means this is second to none. Since the 8039。s from all countries in the development of DDS products, and are widely used in various fields. AD in which the pany39。s products more representative. Such as the AD7008, AD9850, AD9851, AD9852, AD9858 and so on. The system clock frequency ranging from 30MHz to 300MHz, in which the system clock of the AD9858 is reached lGHz. The chips also have the modem function. Such as the AD7008 quadrature modulation signal can be generated, while the AD9852 can also be generated FSK, PSK, amplitude modulation and linear frequency modulation signal. These highly integrated chips, are integrated within the D / A converter, the accuracy of up to 12bit. At the same time have adopted a