DDS基本原理 文档
一文看懂DDS原理、混叠、幅度调制
一文看懂DDS原理、混叠、幅度调制DDS架构基本原理随着数字技术在仪器仪表和通信系统中的广泛使用，可从参考频率源产生多个频率的数字控制方法诞生了，即直接数字频率合成(DDS)。
其基本架构如图1所示。
该简化模型采用一个稳定时钟来驱动存储正弦波(或其它任意波形)一个或多个整数周期的可编程只读存储器(PROM)。
随着地址计数器逐步执行每个存储器位置，每个位置相应的信号数字幅度会驱动DAC，进而产生模拟输出信号。
最终模拟输出信号的频谱纯度主要取决于DAC。
相位噪声主要来自参考时钟。
DDS是一种采样数据系统，因此必须考虑所有与采样相关的问题，包括量化噪声、混叠、滤波等。
例如，DAC输出频率的高阶谐波会折回奈奎斯特带宽，因而不可滤波，而基于PLL的合成器的高阶谐波则可以滤波。
此外，还有其它几种因素需要考虑，稍后将会讨论。
图1：直接数字频率合成系统的基本原理这种简单DDS系统的基本问题在于，最终输出频率只能通过改变参考时钟频率或对PROM重新编程来实现，非常不灵活。
实际DDS系统采用更加灵活有效的方式来实现这一功能，即采用名为数控振荡器(NCO)的数字硬件。
图2所示为该系统的框图。
图2：灵活的DDS系统系统的核心是相位累加器，其内容会在每个时钟周期更新。
相位累加器每次更新时，存储在△相位寄存器中的数字字M就会累加至相位寄存器中的数字。
假设△相位寄存器中的数字为00...01，相位累加器中的初始内容为00...00。
相位累加器每个时钟周期都会按00...01更新。
如果累加器为32位宽，则在相位累加器返回至00 (00)前需要232(超过40亿)个时钟周期，周期会不断重复。
相位累加器的截断输出用作正弦(或余弦)查找表的地址。
查找表中的每个地址均对应正弦波的从0°到360°的一个相位点。
查找表包括一个完整正弦波周期的相应数字幅度信息。
(实际上，只需要90°的数据，因为两个MSB中包含了正交数据)。
dds原理
dds原理
DDS（数据分发服务）原理是一种用于实时数据传输的通信协议和架构。
它提供了一种分布式系统中的组件之间进行数据传输和通信的方式，以支持实时应用的开发和部署。
DDS的核心是一种基于发布-订阅模型的消息传递范式。
在DDS中，数据发布者（Publisher）将数据发布到一个或多个特定的主题（Topic）上，而数据订阅者（Subscriber）则通过订阅这些主题，以接收相应的数据。
DDS采用了一种分散式的数据管理和传输机制，以保证高效和实时性。
它通过在网络上建立一种称为数据分发域（Domain）的逻辑区域，将发布者和订阅者组织在同一个域中。
在域内，DDS负责管理数据的传输和分发，包括数据发布和订阅、消息传输、数据筛选和过滤等。
DDS的数据传输是以数据样本（Sample）为单位进行的。
发布者将数据以样本的形式发送给DDS，DDS在域内将样本传输给所有订阅该主题的订阅者。
订阅者同样以样本的形式接收数据，并可以根据需要对数据进行处理、存储或展示。
为了保证实时性，DDS使用了多种优化技术。
例如，DDS支持基于时间的数据筛选和过滤，订阅者可以指定只接收特定时间范围内的数据。
此外，DDS还支持数据压缩和数据分区等技术，以提高数据传输的效率和可扩展性。
总之，DDS通过发布-订阅模型和分布式的数据管理和传输机
制，为实时应用的开发和部署提供了一种高效和可靠的通信方式。
它可以广泛应用于各种实时系统中，包括航天航空、智能交通、工业控制、医疗设备等领域。
DDS基本原理及技术指南
DDS基本原理及技术指南DDS全称为Direct Digital Synthesis（直接数字合成），是一种数字信号处理技术，广泛应用于频率合成、载波信号生成和频率调制等领域。
本文将介绍DDS的基本原理以及一些技术指南。
一、DDS原理DDS技术利用数字信号处理器（DSP）和数字锁相环（PLL）的协同工作实现信号的合成。
其基本原理如下：1.参考信号生成：DDS系统首先需要一个参考信号作为频率和相位参考。
这个参考信号可以是一个精确的时钟信号或者一个外部输入信号。
参考信号经过A/D转换器（模数转换器）转换为数字信号。
2.累加器：DDS系统会将参考信号的数字表示输入到一个累加器中。
累加器根据输入的数字信号进行累加操作，并且通过加法操作可以改变每一步的累加值。
3.相位累加器：累加器的输出值作为相位累加器的输入。
相位累加器也是一个累加器，但是其输出值作为频率合成器的输入。
相位累加器的输出值会被用来计算输出信号的相位。
4.乘法器/其它运算器：DDS系统还可能包含一个乘法器或其它运算器。
乘法器可以用来改变输出信号的幅度，以及实现频率调制等功能。
5.数字控制端口：DDS系统通常还包括一个数字控制端口，用来接受用户输入的频率、相位和幅度等参数。
这可以通过软件或者硬件的方式进行设置。
二、DDS技术指南以下是一些关于使用DDS技术的指南：1.选择合适的DDS芯片：根据需要合成的信号频率范围、分辨率和精度等要求，选择合适的DDS芯片。
一些常用的DDS芯片有AD9850、AD9851等。
2.谐波抑制：DDS系统在生成频率时会产生一定的谐波。
为了保持输出信号的纯净性，需要采取一些方法来抑制谐波。
常见的方法有使用低通滤波器、改变采样率等。
3.防止相位突变：相位突变会引起频谱中出现额外的频谱成分，影响输出信号的质量。
为了避免相位突变，可以通过调整累加器的初始相位或者采用相位预置技术。
4.频率和相位调制：DDS技术可以很方便地实现频率和相位调制。
DDS原理
累加器的工作示意图
设相位累加器的位宽为2N, Sin表的大小为2p,累加 器的高P位用于寻址Sin表. 时钟Clock的频率为fc, 若累加器按步进为1地累加 直至溢出一遍的频率为
f out
fc N 2
若以M点为步长,产生的信号频率为
f out fc M N 2
M称为频率控制字
该DDS系统的核心是相位累加器，它由一个加法器和一个位相位寄存器组成，每来一 个时钟，相位寄存器以步长增加，相位寄存器的输出与相位控制字相加，然后输入到正 弦查询表地址上。正弦查询表包含一个周期正弦波的数字幅度信息，每个地址对应正弦 波中 0~360o 范围的一个相位点。查询表把输入的地址相位信息映射成正弦波幅度的数 字量信号，驱动DAC，输出模拟量。相位寄存器每经过2N/M 个 fc 时钟后回到初始状态， 相应地正弦查询表经过一个循环回到初始位置，整个DDS系统输出一个正弦波。输出 正弦波周期为 N
AD9830
芯片特性 +5V电压供电 50MHz频率 片内正弦查询表 片内10位数模转换器 并行数据接口 掉电功能选择 250mW功耗 48引脚薄方扁封装 （TQFP）
DDS的信号质量分析
取样系统信号的频谱
镜像频率分量为－60dB，而其他各种杂散分量 分布在很宽的频带上，其幅值远小于镜像频率分量。 D/A之后用的低通滤波器可用来滤去镜像频率分量， 谐波分量和带外杂散分量。第一个镜像频率分量 最靠近信号频率，且幅度最大，实际应用时， 应尽量提高采样时钟频率，使该分量远离低通 滤波器的带宽,以减少低通滤波器的制作难度。
1 fo fr N
f o f r1 f r 2
PLL
为了使输出频率有更高的分辨率,常用到多 环频率合成和小数分频等技术. 随着频率分辨率的提高,PLL的锁定时间也 越长,频率变化越慢.
DDS信号发生器原理（1）
2 基本原理2.1 直接数字频率合成器直接数字合成（Direct Digital Synthesis，简称DDS）技术是从相位概念出发，直接对参考正弦信号进行抽样，得到不同的相位，通过数字计算技术产生对应的电压幅度，最后滤波平滑输出所需频率。
2.1.1 DDS工作原理下面，通过从相位出发的正弦函数产生描述DDS的概念。
图1表示了半径R为1的单位圆，半径R绕圆心旋转与X轴的正方向形成夹角θ(t)，即相位角。
图1 单位圆表示正弦函数S= R sinθ(t)DDS的原理框图如图2所示。
图中相位累加器可在每一个时钟周期来临时将频率控制字（FTW）所决定的相位增量M累加一次，如果记数大于2N，则自动溢出，而只保留后面的N位数字于累加器中[9]。
图2 DDS原理框图DDS的数学模型可归结为：在每一个时钟周期Tc内，频率控制字M与N比特相位累加器累加一次，并同时对2N取模运算，得到的和（以N位二进制数表示）作为相位值，以二进制代码的形式去查询正弦函数表ROM，将相位信息转变成相应的数字量化正弦幅度值，ROM输出的数字正弦波序列再经数模转换器转变为阶梯模拟信号，最后通过低通滤波器平滑后得到一个纯净的正弦模拟信号。
由于ROM表的规模有限，相位累加器一般仅取高位作为寻址地址送入正弦查询表获得波形幅度值。
正弦查询表中以二进制数形式存入用系统时钟对正弦信号进行采样所得的样值点，可见只需改变查询表内容就可实现不同的波形输出。
2.1.2 DDS的结构DDS的基本结构包括相位累加器、正弦查询表（ROM）、数模转换器（DAC）和低通滤波器（LPF），其中从频率控制字到波形查询表实现由数字频率值输入生成相应频率的数字波形，其工作过程为：⑴确定频率控制字M；⑵在时钟脉冲fc的控制下，该频率控制字累加至相位累加器生成实时数字相位值；⑶将相位值寻址ROM转换成正弦表中相应的数字幅码。
模块DAC实现将数字幅度值高速且线性地转变为模拟幅度值，DDS产生的混叠干扰由DAC之后的低通滤波器滤除]7[。
DDS基本原理_文档
图表 2
相位累加器
每来一个时钟脉冲，N 位加法器就将数据锁存器输出的频率控制数据 K 与 N 位累 加寄存器输出的累加相位相加，相加后的结果送至 N 位累加寄存器的数据输入 端。 累加寄存器则将加法器在上一个时钟作用后所产生的新相位数据反馈到加法 器的输入端， 以使加法器在下一个时钟的作用下继续与频率控制数据相加。 这样， 相位累加器在参考频率时钟的作用下，不断对频率控制数据进行线性相位累加， 当累加器累积满量时就会产生一次溢出，从而完成一次周期性动作，这个动作就 是 DDS 合成信号的一个频率周期， 累加器的溢出频率就是 DDS 输出信号的频率。 对于具有 M 个相位取样的正弦波波形存储器， DDS 输出最低频率即频率控 制字设置为 1 时，读出一个周期的信号需要 M 个参考频率时钟周期，相当于输 出一个频率为 f min fC / M 的正弦波合成信号。若频率控制数据为 K ，读出一个 周期的信号需要 M / K 个参考时钟周期，合成信号的频率为 fo fC K / M ，这就 是 DDS 输出信号的频率关系表达式， DDS 的频率分辨率为 f fC / M ，其中 M 2N 。 在直接数字合成器中，正弦函数波形存储器（ROM）的字节数决定了相位量 化误差，每个单元内的比特数决定了幅度量化误差。在实际的 DDS 中，利用正 弦波的对称性，360 范围内的幅、相点可以减少到 90 以内，以降低 ROM 的内存 容量。由于数/模转换器实际上是以固定的时钟速率 f c 对不同频率的正弦波进行 取样合成的，随着输出频率 f o 的增加，相位取样数量减少，相位量化误差加大， 量化噪声和杂波加大，根据取样定理的条件， DDS 理论上输出的最大频率为 f max fc / 2 ，实际工作中最大频率 1
DDS 技术的原理图
DDS 工作原理
DDS 工作原理
DDS(数据分发服务)工作原理是通过实时数据分发技术，将数据从一个源节点传输到一个或多个目标节点的一种机制。
它主要通过以下几个步骤实现：
1. 建立连接：源节点与目标节点之间建立稳定的连接通道，这可以通过TCP/IP协议来完成。
建立连接后，源节点可以将数据发送给目标节点。
2. 数据发布：源节点将需要传输的数据打包成特定的格式，并发布到网络上。
数据可以是实时的传感器数据、状态信息、控制命令等。
发布的数据可以被多个目标节点订阅和接收。
3. 订阅数据：目标节点可以对感兴趣的数据进行订阅。
订阅可以通过多种方式实现，如按主题、按数据类型或按特定条件进行订阅。
订阅后，目标节点将接收到源节点发布的相关数据。
4. 数据传输：源节点通过建立的连接通道将数据传输给目标节点。
传输可以是单向的，也可以是双向的。
数据的传输可以基于发布-订阅模式，也可以基于请求-响应模式。
5. 数据过滤和分发：目标节点可以对接收到的数据进行过滤和处理，以提取需要的信息。
数据过滤可以根据特定的条件或规则进行，以减少网络传输和数据处理的负担。
通过以上步骤，DDS可以实现源节点与目标节点之间的实时
数据传输和通信。
它具有高性能、可靠性和实时性的优点，可以用于各种实时应用，如实时控制系统、分布式计算等。
DDS原理
第一讲：DDS原理；第二讲：为什么能控制频率、波形、幅值；第三讲：为什么达不到预定的标准；第四讲：工程中的各个部分；第一讲DDS的原理DDS(Direct Digital Frequency Synthesizer)直接数字频率合成器,也可叫DDFS。
•DDS是从相位的概念直接合成所需波形的一种频率合成技术。
•不仅可以产生不同频率的正弦波,而且可以控制波形的初始相位。
DDS原理框图主要构成：内部：相位累加器，正弦查找表外围：DAC，LPF(低通滤波器)工作过程1、将存于ROM中的数字波形，经DAC，形成模拟量波形。
2、改变寻址的步长来改变输出信号的频率。
步长即为对数字波形查表的相位增量。
由累加器对相位增量进行累加,累加器的值作为查表地址。
3、DAC输出的阶梯形波形,经低通滤波，成为模拟波形。
频率控制在程序中，采样时钟是50M，N相位累加器的位宽是32，M频率控制字的位宽是16位；可以控制的最大的频率就是65535*50000000/4294967296=762Hz；相位控制波形存储正弦信号相位与幅度的对应关系可以将正弦波波形看作一个矢量沿相位圆转动，相位圆对应正弦波一个周期的波形。
波形中的每个采样点对应相位圆上的一个相位点。
相位累加器的值作为ROM的地址，读取ROM的相位幅度，实现相位到幅度的转换。
AD转换和滤波分析：DDS优点•频率分辨率高，可达2的N次。
•频率切换速度快，可达us量级。
•频率切换时相位连续。
•可以产生任意波形。
DDS缺点•输出频带范围有限。
•输出杂散大。
第二讲频率的控制在该工程中，有四个文件时用来控制频率的，如下：其中adder_32和reg32用来控制频率的快慢，请记住这样一个原理：波形的产生是通过产生一个ROM的寻址信号对存放波形的ROM进行寻址，然后得到ROM中的数据。
而寻址的快慢就是波形输出的频率，所以通过控制对ROM的寻址快慢就可以控制频率了。
这里控制频率的实现是通过一个32位的加法器和一个32位的寄存器进行寻址的；32位加法器的加数分别来自控制频率信号set_f和reg32模块反馈回来32为数，其实set_f就是32位加法器的一个步进值，同时也是ROM寻址的步进尺度。
DDS原理及实现
1 DDS 原理简介数字频率合成器（Direct Digital Synthesizer ）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。
一个直接数字频率合成器由相位累加器、加法器、波形存储ROM 、D/A 转换器和低通滤波器（LPF ）构成。
DDS 的原理框图如图1.2所示：图1.2 DDS 原理框图其中K 为频率控制字、P 为相位控制字、W 为波形控制字、clk f 为参考时钟频率，N 为相位累加器的字长，D 为ROM 数据位及D/A 转换器的字长。
相位累加器在时钟clk f 的控制下以步长K 作累加，输出的N 位二进制码与相位控制字P 、波形控制字W 相加后作为波形ROM 的地址，对波形ROM 进行寻址，波形ROM 输出D 位的幅度码S(n)经过D/A 转换器变成阶梯波S(t)，再经过低通滤波器平滑后就可以得到合成的信号波形。
合成的信号波形的形状取决于波形ROM 中存放的幅度值，因此用DDS 可以产生任意波形。
这里我们用DDS 实现正弦波的合成。
A ） 频率预置与调节电路K 被称为频率控制字,也叫相位增量.DDS 方程为： 2N out fclk Kf ⋅=，out f 为输出频率，clk f 为时钟频率。
当K=1时，DDS 输出最低频率（也即频率分辨率）为2N clk f ，而DDS 的最大输出频率由Nyquist 采样定理决定，即2clk out f f =，也就是说K 最大值为21N -。
因此，只要N 足够大，DDS 可以得到很细的频率间隔。
要改变DDS 的输出频率，只要改变频率控制字K 即可。
B ） 累加器相位累加器由N 位加法器与N 位寄存器级联构成。
每来一个时钟脉冲clk f ，加法器将频率控制字K 与寄存器输出的累加相位数据相加，再把相加后的结果送至寄存器的数据输入端。
寄存器将加法器在上一个时钟作用后所产生的相位数据反馈到加法器的输入端；以使加法器在下一个时钟的作用下继续与频率控制字进行相加。
DDS电路设计
DDS 电路设计摘要本文介绍了DDS的原理，给出了用Altera Cyclone 1 EP1CQ240C8 FPGA芯片实现直接数字频率合成器的工作原理、设计思路、电路结构和仿真结果以及频谱纯度分析。
关键词:直接数字频率合成(DDS);现场可编程门阵列(FPGA);相位累加器一、DDS原理概述1、DDS在基本原理框图如图所示。
它主要由标准参考频率源、相位累加器、波形存储器、数/模转换器、低通平滑滤波器等构成。
其中，参考频率源一般是一个高稳定度的晶体振荡器，其输出信号用于DDS中各部件同步工作。
DDS的实质是对相位进行可控等间隔的采样。
为实现全数字化的频率可调的频率合成器，本系统基于FPGA采用Verilog HDL设计而成直接数字频率合成器（DDS）。
系统由加法器、累加寄存器、波形存储器、D/A转换器、低通滤波器构成。
在FPGA 里面做到的是D/A转换器之前的部分。
图一DDS原理图DDS系统的核心是相位累加器，它由一个N位累加器与N位相位寄存器构成。
时钟脉冲每触发一次，累加器便将频率控制数据与相位寄存器输出的累加相位数据相加，然后把相加后的结果送至相位寄存器的数据输入端。
相位寄存器将累加器在上一个时钟作用后所产生的新相位数据反馈到累加器的输入端，以使加法器在下一个时钟的作用下继续与频率控制数据相加。
这样，相位累加器在参考时钟的作用下将进行线性相位累加，当相位累加器累加满时，就会产生一次溢出，以完成一个周期性的动作，这个周期就是DDS合成信号的一个频率周期，相位累加器的溢出频率就是DDS输出的信号频率。
2、DDS参数计算相位寄存器每经过2N/M 个f c 时钟后回到初始状态，相应地正弦查询表经过一个循环回到初始位置，整个DDS 系统输出一个正弦波。
输出正弦波频率：2NC outff M •=本设计中，N=10,M 为位宽为32的频率控制字，fc=20Mhz二、DDS 电路结构设计1、电路描述接口信号名称 位宽 方向 描述 备注 freq 32 输入 输入频率字reset 1 输入 复位 高电平异步复位 clock 1 输入 时钟 上升沿有效 sinout 8输出输出波形2补码格式2、电路结构DDS 模块RTL Viewer累加器ACC模块RTL ViewerROM模块RTL Viewer三、DDS电路仿真结果1、Quartus时序仿真设定时序分析工具为Class timing analyzer tool，观察电路最大运行频率fMAX用二补码格式观察2、Modelsim时序仿真参考时钟fc=20Mhz(1)当freq =32'b0000_0001_0000_0000_0000_0000_0000_0000; Modelsim仿真波形如图fo = 78Khz(2)当freq =32'b0000_0010_0000_0000_0000_0000_0000_0000; Modelsim仿真波形如图fo = 156Khz(3)当freq =32'b0000_0100_0000_0000_0000_0000_0000_0000; Modelsim仿真波形如图fo =(4)当freq =32'b0000_1000_0000_0000_0000_0000_0000_0000; Modelsim仿真波形如图fo = 625Khz四、频谱纯度分析（原始信号）频率控制字为32'h08000000时间012345678910x 106X: 6.25e+005Y: 89.17（幅度-频率曲线）频率控制字为32'h08000000频率/Hz幅度/d B（原始信号）频率控制字为32'h04000000时间x 106（幅度-频率曲线）频率控制字为32'h04000000频率/Hz幅度/d B20040060080010001200（原始信号）频率控制字为32'h02000000时间x 106（幅度-频率曲线）频率控制字为32'h02000000频率/Hz幅度/d B（原始信号）频率控制字为32'h01000000时间012345678910x 106（幅度-频率曲线）频率控制字为32'h01000000频率/Hz幅度/d B可见，随着频率控制字的减小，频谱的杂散现象越来越严重。
DDS系统结构原理——信号发生器基本系统
DDS系统结构原理——信号发生器基本系统DDS（Direct Digital Synthesis，直接数字合成）系统是一种通过数字方式来生成模拟信号的系统。
信号发生器（脉冲发生器）是DDS系统中的一个基本系统，用于产生脉冲信号。
下文将介绍DDS系统的结构原理以及信号发生器的基本系统。
1.数字控制部分：数字控制部分负责生成和控制DDS系统的输入信号。
它由一个时钟模块以及一系列数字控制逻辑电路组成。
时钟模块以固定的频率发出时钟信号，供其他逻辑电路使用。
数字控制逻辑电路根据用户设置的参数，生成控制相位累加器以及数模转换器的控制信号。
2.相位累加器：相位累加器是DDS系统中的核心部分，用于生成数字信号的相位信息。
相位累加器接收数字控制逻辑电路发出的控制信号，并根据控制信号对相位进行累加。
相位累加器使用一个计数器和一个累加器来实现。
计数器根据时钟信号递增，累加器将计数器的值加上一个可编程的相位增量，得到一个新的相位值。
相位累加器产生的相位信息用于表示输出信号的频率。
3. 数模转换器：数模转换器将相位累加器产生的数字信号转换为模拟信号输出。
数模转换器根据相位累加器的输出信号，查找一个存储器中存储的幅度信息，并将幅度信息转换为模拟信号输出。
数模转换器通常使用一个查找表（lookup table）来存储幅度信息。
查找表中的每个地址对应一个幅度值，数模转换器根据相位累加器的输出值作为地址，查找对应的幅度值。
信号发生器的基本系统：信号发生器是DDS系统中的一个基本系统，用于产生脉冲信号。
它由脉冲宽度控制电路、脉冲重复频率控制电路和脉冲幅度控制电路组成。
1.脉冲宽度控制电路：脉冲宽度控制电路用于控制脉冲的宽度。
它接收数字控制逻辑电路发出的控制信号，并根据控制信号生成一个可编程的脉冲宽度。
脉冲宽度控制电路通常使用一个计数器和一个比较器来实现。
计数器根据时钟信号递增，当计数值达到比较器设定的脉冲宽度值时，比较器输出一个脉冲宽度结束的控制信号。
DDS 原理简介.doc
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DDS原理文档
基于FPGA的DDS实现一、简介DDS（Direct Digital Frequency Synthesis,DDS）把一系列数据量形式的信号通过D/A转换器转换成模拟量形式的信号合成技术。
DDS的优点具有相对带宽宽、频率转换时间短，频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他多找调制信号等。
二、原理ΦΦ数学原理：理想的正弦波信号S（t）可表示为(1)式（1）说明只要正弦波信号的幅度A和初始相位Φ不变，它的频谱就是关于f0的一条谱线。
为了分析简化起见，可令A=1，Φ=0，这将不会影响对频率的研究。
即：式中，对式（2）的信号进行采样，采样周期为T c（即采样频率为f c）,则可得到离散的波形序列：相应的相位离散序列为：式中，是连续两次采样之间的相位增量。
根据采样定理：从式（4）出来的离散序列即可唯一的恢复出式（2）的模拟信号。
由式（6）得由此可知决定输出频率的是两次采样之间的相位增量，由此，只要控制这个相位增量，就可以控制合成信号的频率。
将整个周期的相位2π分成M（M=2N）份，每一份为，若每次的相位增量选择为的K倍，即可得到信号的频率：相应的模拟信号为：式中K 和M 都是正整数，根据采样定理的要求，K 的最大值应小于M 的 1/2。
由式（8）得：因此，通过改变频率控制字K 就可以改变输出频率。
由上式可知，DDS 的最小输出频率也即DDS 的频率分辨率为综上所述，在采样频率一定的情况下，可以通过控制频率字K 来控制所 得离散序列的频率，经保持、滤波之后可唯一地恢复出此频率的模拟信 号。
基本原理：利用有限的离散数据，通过查表得到信号的幅值，通过数模转换器D/A 后生成连续波。
结构原理：时钟频率控制字：相位步进量，作为相位累加器的增量。
输入的相位控制字通过相位调制器来设置正弦波的初始相位相位累加器：由全加器和累加寄存器级联而成，对频率控制字的2进制码进行累加运算。
在每个系统时钟沿的控制下，加法器将频率控制字x与累加输出的相位数据相加，把相加后的结果再送至累加器寄存器，累加寄存器中新的相位数据既反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一时钟周期中继续与频率控制字x 相加，同时累加寄存器的高M 位数值，将作为查找ROM 表中取样数据的地址值。
DDS技术
N = log 2 107 = 23.25
107 f o = 24 K（Hz） 0.596 × K ( Hz ) = 2 K = 1.678 × f o
韶Hale Waihona Puke 学院电子系DDS技术原理 技术原理
DDS技术原理 技术原理
FPGA CPLD EPM7128S-15 EP1C3T144C8-15
7. DDS系统设计方案 系统设计方案
相位控 制字M Q[0..23] 单 片 机 数 据 接 24位加 收 器 频率控 法器 制字K
1024点的正 弦波波表 24位加 法器
Q[14..23]
A[0..9] Q[0..7] ROM
D[0..7] DA转 换器
I/V 转换
低通 滤波
时钟fc
韶关学院电子系
DDS技术原理 技术原理 8. DDS集成芯片 集成芯片
100
50
0
0
200
400
600
800
1000
1200
1024点的正 弦波波表 时钟fc
DA转 换器
输出fo
fo =
fc K N 2
360 Φ= N K 2
韶关学院电子系
DDS技术原理 技术原理 5. DDS结构图 结构图
相位控制字M[0..23] Q[0..23]
DDS技术原理 技术原理
24位加 法器 频率控制字 K[0..23] 时钟fc
3.传统的频率合成技术 传统的频率合成技术
fs fI = M fs fo = M N
fO fV = N
N • fs fO = M
fV = f I
控制分频系数M,N 控制分频系数 控制输出的频率 韶关学院电子系
dds
组成：
频率预置与 K
调节电路 N位
N位 波形 S(n) D/A S(t) 低通 累加器 存储器 D位 转换器 滤波器
fc
2、DDS原理
频率预置与 K
调节电路 N位
N位 波形 S(n) D/A S(t) 低通 累加器 滤波器 存储器 D位 转换器
fc
(1)频率预置与调节电路
作用：实现频率控制量的输入； 不变量K被称为相位增量，也叫频率控制字。
直接数字频率合成器
1、概念
(1)频率合成技术
利用频率合成的方法，使某一（或多个）基准频率，通 过一定的变换与处理后，形成一系列等间隔的离散频率。
(2)频率合成技术应用
短波通信：要求通信机能在2--30MHz频段内，提供以100Hz 为间隔的28万个频率点； 移动通信：要求通信机能在150、400、900、1800MHz频率附 近提供上百个频率点； 其他各种电子应用领域，如：电子对抗、现代电子测量仪 器等。
data2
q[7..0]
data2
正弦ROM 4位相位控制字P
addr [7..0] q[7..0] clk
8位D触发器
data [7..0] clk q[7..0]
正弦波 数值输出
基准时钟fc
频率和相位均可控制的具有正弦和余弦输出的DDS 核心单元电路示意图
(3)频率合成的方法
1）直接式频率合成器
利用单个或多个不同频率的晶体振离散频率的输出信号。
2）间接式频率合成器（锁相频率合成器）
基于锁相环的同步原理，由锁相环的压控振荡器间接产生 所需的频率输出的一种技术。
3）直接数字频率合成器（DDS）
Sin(t)
Sin(t)
DDS
1 DDS 电路工作原理相位(X'地址计算单元相位累加器DDS 电路的基本工作原理框图上图所示是一个基于的DDS 电路的工作原理框图DDS 的工作原理是以数控振荡器的方式产生频率、相位可控制的正弦波。
电路一般包括基准时钟、频率累加器、相位累加器、幅度/相位转换电路、D/A 转换器和低通滤波器（LPF ）。
频率累加器对输入信号进行累加运算，产生频率控制数据X （frequency data 或相位步进量）。
相位累加器由N 位全加器和N 位累加寄存器级联而成，对代表频率的2进制码进行累加运算，是典型的反馈电路，产生累加结果Y 。
幅度/相位转换电路实质上是一个波形寄存器，以供查表使用。
读出的数据送入D/A 转换器和低通滤波器。
工作过程如下：每来一个时钟脉冲Fclk ，N 位加法器将频率控制数据X 与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果Y 送至累加寄存器的输入端。
累加寄存器一方面将在上一时钟周期作用后所产生的新的相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一时钟的作用下继续与频率控制数据X 相加；另一方面将这个值作为取样地址值送入幅度/相位转换电路，幅度/相位转换电路根据这个地址输出相应的波形数据。
最后经D/A 转换器和低通滤波器将波形数据转换成所需要的模拟波形。
相位累加器在基准时钟的作用下，进行线性相位累加，当相位累加器加满量时就会产生一次溢出，这样就完成了一个周期，这个周期也就是DDS 信号的频率周期。
DDS 输出信号的频率由下式给定：clk out F *(x/y)F =假定基准时钟为16Mhz f clk=，累加器为24位，则再假定X=1000000Mhz,则1Mhz 16000000*6777216)(1000000/1f out ≈=可见，通过设定相位累加器位数、频率控制字X 和基准时钟的值，就可以产生任意频率的输出。
DDS 的频率分辨率定义为：Fout=Fclk/Y (2)由于基准时钟一般固定，因此相位累加器的位数就决定了频率分辨率。
DDS基本原理文档
DDS基本原理文档DDS（分布式系统安全）是一种用来保护分布式系统中的数据安全的技术。
它基于密码学算法，通过对数据进行加密和解密来保护数据的机密性和完整性。
DDS的基本原理涉及到密钥生成和分配、对称加密算法、非对称加密算法、数字签名和数字证书等。
首先，DDS涉及到密钥的生成和分配。
密钥是用来加密和解密数据的关键。
在DDS中，通常使用一种称为密钥交换协议的算法来生成和分配密钥。
密钥交换协议通过加密通信来生成和分配密钥，确保密钥的安全性。
其次，DDS使用对称加密算法来对数据进行加密和解密。
对称加密算法是一种使用相同密钥进行加密和解密的算法。
在DDS中，数据发送方使用协商好的密钥对数据进行加密，然后将加密后的数据发送给接收方。
接收方使用相同的密钥对数据进行解密，以获取原始数据。
另外，DDS还使用非对称加密算法来保证数据的安全。
非对称加密算法使用一对密钥（公钥和私钥），其中一个密钥用于加密数据，另一个密钥用于解密数据。
在DDS中，发送方使用接收方的公钥对数据进行加密，然后将加密后的数据发送给接收方。
接收方使用自己的私钥对数据进行解密，以获取原始数据。
非对称加密算法通过公钥和私钥的配对保证了数据的安全性。
此外，DDS还利用数字签名和数字证书来验证数据的完整性和身份。
数字签名是用发送方的私钥对数据产生的摘要进行加密的过程。
接收方可以使用发送方的公钥对数字签名进行解密，并将解密后的数字签名与数据进行比对，以验证数据的完整性和身份。
数字证书是一种用来证明公钥的有效性和身份的文档。
数字证书中包含了公钥的信息以及相关的认证信息，接收方可以通过数字证书来验证公钥的有效性和身份。
综上所述，DDS基于密码学算法，通过密钥生成和分配、对称加密算法、非对称加密算法、数字签名和数字证书等技术来保护分布式系统中的数据安全。
它可以确保数据的机密性和完整性，防止数据被未经授权的人访问和篡改。
DDS在现代分布式系统中具有重要的应用价值，可以帮助组织和个人保护数据的安全。
DDS原理及实现
DDS原理及实现DDS（Data Distribution Service）是一种基于发布-订阅模式的消息传递中间件，用于构建分布式系统中的数据通信。
DDS提供高效、可靠的实时数据传输，并支持灵活的数据交换模式，同时具备自适应性和可扩展性，使得它在嵌入式系统、工业控制、航空航天和军事等领域得到广泛应用。
DDS的基本原理是通过定义数据的发布和订阅，实现数据的传输和交互。
DDS系统由三个主要组件组成：发布者（Publisher）、订阅者（Subscriber）和中间件（Middleware）。
发布者负责将数据发布到中间件，订阅者从中间件中获取订阅的数据。
中间件负责实现数据的传输和分发。
在DDS系统中，数据传输是基于主题（Topic）的。
主题定义了一组相关数据的类型和结构，发布者和订阅者通过订阅特定的主题来进行数据交换。
DDS支持多种数据交换模式，包括点对点模式、发布-订阅模式和请求-回应模式。
发布者可以通过发布主题将数据发送到中间件，订阅者可以通过订阅主题接收数据。
DDS中间件会根据订阅者的需求和负载情况，选择合适的数据传输方式和频率，以保证数据的实时性和可靠性。
DDS实现数据传输的方式主要有两种：直接通信和间接通信。
直接通信是指发布者和订阅者直接进行数据传输，中间件只提供基础的通信功能；间接通信是指发布者和订阅者通过中间件进行数据交互，中间件负责数据的传输和分发。
DDS支持两种方式的混合使用，可以根据系统需求选择合适的通信方式。
DDS还提供了一些高级特性，增强系统的灵活性和可靠性。
其中包括：1.数据过滤：通过定义过滤条件，发布者和订阅者可以选择接收特定的数据；2.可靠性保证：DDS提供了多种机制，确保数据的可靠传输，包括故障检测和恢复、数据重传和顺序保证等；3.优先级控制：DDS支持对数据进行优先级排序和传输控制，保证关键数据的及时处理；4.发布者和订阅者的自适应：DDS可以根据系统负载和性能情况，自动调整数据发布和订阅的速率，以适应实时需求和资源约束。
dds技术的基本原理
dds技术的基本原理
你知道 DDS 技术不？这玩意儿可神奇啦！
咱们先来说说啥是 DDS 技术。
简单来讲，DDS 就是一种能生成各种不同频率信号的技术。
就好像一个神奇的魔法盒子，你想要啥频率的信号，它就能给你变出来。
那它是咋做到的呢？其实啊，DDS 技术的核心就是有一块能存好多数字的芯片。
这里面存的数字可重要啦，它们就像是一个个小密码，决定着最后能生成啥样的信号。
比如说，这些数字能决定信号的频率、幅度还有相位啥的。
想象一下，这些数字就像是一群小精灵，它们在芯片里排好队，按照特定的规则工作，然后就能变出我们想要的信号啦。
而且哦，DDS 技术生成信号的速度那叫一个快！就像闪电一样，瞬间就能给你整出来。
这是因为它用的是数字的方式来处理信号，不像以前那些老方法，得磨蹭半天。
还有呢，DDS 技术生成的信号质量也特别好。
清晰、稳定，不会有那些乱七八糟的干扰和杂音。
这就好比是一幅超级清晰的画，每一个细节都完美呈现。
再跟你讲讲它在实际中的应用吧。
比如说在通信领域，DDS 技术能让我们的手机信号更稳定，通话更清晰。
还有在雷达系统里，它能帮助雷达更准确地探测目标。
想象一下，如果没有 DDS 技术，我们的生活可能会变得一团糟。
手机信号时好时坏，雷达也经常出错，那可太可怕啦！
另外呀，DDS 技术还在不断发展和进步呢。
就像一个不断成长的孩子，越来越厉害。
未来，它说不定还能给我们带来更多意想不到的惊喜。
怎么样，朋友，听我这么一说，是不是对 DDS 技术有点了解啦？这神奇的技术，正在悄悄地改变着我们的生活，让一切变得更美好！。
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DDS技术的工作原理
DDS是一种把一系列数字形式的信号通过数/模转换器转换成模拟量形式的信号合成技术。
DDS有两种基本合成方式：一种是根据正弦函数关系式，按照一定的时间间隔利用计算机进行数字递推关系计算，求解瞬时正弦函数幅值并实时的送入数/模变换器，从而合成出所要求的频率的正弦波信号，这种合成方式具有电路简单、成本低的特点，并且合成信号的频率分辨率可以做到很高；另一种就是利用硬件电路取代计算机软件运算过程，即利用高速存储器做查询表，通过高速数/模转换器产生已经用数字形式存入的正弦波，这是目前使用最广泛的一种直接数字频率合成方法。
根据奈奎斯特取样定理，对于任意一个频率带宽为B的连续信号()
f t进行抽样, 只要这些取样值的时间间隔小于1/2B，则这样表示是包含连续信号()
f t的全部信息的。
再对抽样后的信号进行量化，则原来的模拟信号()
f t就变成了一系列的数字序列。
将这一系列的量化值通过一定的手段固化在只读存储器中，每个存储单元的地址即是对应的相位取样地址，存储单元的内容即是已经量化了的正弦波幅值。
这样一个只读存储器就构成了一个与2 周期内相位取样相对应的正弦函数功能表。
在一定频率的时钟信号的作用下，通过一个线性的计数时序数列发生器所产生的取样地址对已得到的正弦波形存储器进行循环扫描，近而周期性的读取存储器中的数据，其输出通过数/模转换器以及低通滤波器就可以合成一个完整的具有一定频率的正弦波了。
图表 1 DDS技术的原理图
图1中的参考频率源是一个高稳定的晶振，其输出信号用于提供DDS中各部件的同步工作。
N位数据锁存器用于接收外部控制器送来的频率控制参数，把这些数据送到N位相位累加器中的加法器数据输入端，在外部信号未改变合成信号频率指令前，N位数据锁存器中的数据保持不变。
相位累加器由N位加法器与N位累加寄存器级联构成，如下图：
图表2 相位累加器
每来一个时钟脉冲，N 位加法器就将数据锁存器输出的频率控制数据K 与N 位累加寄存器输出的累加相位相加，相加后的结果送至N 位累加寄存器的数据输入端。
累加寄存器则将加法器在上一个时钟作用后所产生的新相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一个时钟的作用下继续与频率控制数据相加。
这样，相位累加器在参考频率时钟的作用下，不断对频率控制数据进行线性相位累加，当累加器累积满量时就会产生一次溢出，从而完成一次周期性动作，这个动作就是DDS 合成信号的一个频率周期，累加器的溢出频率就是DDS 输出信号的频率。
对于具有M 个相位取样的正弦波波形存储器，DDS 输出最低频率即频率控制字设置为1时，读出一个周期的信号需要M 个参考频率时钟周期，相当于输出一个频率为min /C f f M =的正弦波合成信号。
若频率控制数据为K ，读出一个周期的信号需要/M K 个参考时钟周期，合成信号的频率为/o C f f K M =，这就是DDS 输出信号的频率关系表达式，DDS 的频率分辨率为/C f f M ∆=，其中2N M =。
在直接数字合成器中，正弦函数波形存储器（ROM ）的字节数决定了相位量化误差，每个单元内的比特数决定了幅度量化误差。
在实际的DDS 中，利用正弦波的对称性，360O 范围内的幅、相点可以减少到90O 以内，以降低ROM 的内存容量。
由于数/模转换器实际上是以固定的时钟速率c f 对不同频率的正弦波进行取样合成的，随着输出频率o f 的增加，相位取样数量减少，相位量化误差加大，量化噪声和杂波加大，根据取样定理的条件，DDS 理论上输出的最大频率为max /2c f f =，实际工作中最大频率max /2O c f f ≈。