DDS原理分析及軟核設計.pdf

1、頻率合成技術是現(xiàn)代通信系統(tǒng)的重要組成部分，直接式數(shù)字頻率合成（Direct Digital Frequency synthesis，DDS）是一種使用數(shù)字數(shù)據(jù)處理方法參考固定頻率精準時鐘源產生一個輸出頻率、相位可調制信號的技術，它是繼直接頻率合成(DS)和間接頻率合成(IS)之后的第三代頻率合成技術。因其具有頻率分辨率高、頻率切換時間短、相位噪聲低、相位變換連續(xù)等獨特的優(yōu)點而被廣泛應用于雷達通信等領域，而目前DDS芯片中相關核心技術被國

2、外一些公司壟斷，因此研究自主知識產權的DDS芯片具有廣闊的市場前景和應用價值。IP核復用技術為SoC設計的一個捷徑，作為我國通信SoC中不可或缺的頻率合成模塊（特別是高精度、高速DDS模塊）的IP核開發(fā)勢在必行。
　　 坐標旋轉數(shù)字計算算法(Coordinate Rotation Digital Computer algorithm，CORDIC算法)，是用于實現(xiàn)二維向量在直角坐標、圓坐標和橢圓坐標系統(tǒng)中旋轉計算的一種迭代計算方

3、法。CORDIC算法可以作為一個正余弦發(fā)生器廣泛應用于直接數(shù)字頻率合成器領域。由于CORDIC迭代中下一次旋轉的方向，必須由上一次迭代的結果來計算判斷，迭代計算必須按序一步步執(zhí)行，從而限制了CORDIC處理器的計算速度和吞吐量。故它不是一個完美的旋轉。
　　 以某研究所的科研項目“專用DDS芯片研究”為依托，通過分析目前國外主流DDS芯片的設計思想，針對具體應用場合，在傳統(tǒng)的直接數(shù)字頻率合成器結構基礎上，對CORDIC改進算法進

4、行研究，設計實現(xiàn)了一個DDS內核的軟核。改進算法在保持原算法優(yōu)勢的前提下對算法進行優(yōu)化設計。研究實現(xiàn)了在允許的誤差范圍內降低了迭代次數(shù)的目的?；诟倪M的混合CORDIC算法設計了直接數(shù)字頻率合成器，其相位幅度轉換功能由混合CORDIC處理器來完成，相位累加器采用超前進位加法流水線結構，減少了電路延遲，基于CORDIC算法的旋轉采用流水線結構提高了處理器的運行速度。
　　 該DDS軟核的頻率切換時間為10ns、頻率控制字為48位、

5、相位控制字為14位、幅度控制字為12位、頻率分辨率高達3.55×10-7Hz、相位分辨率為2π/214、同時還可以實現(xiàn)信號的頻率調制、相位調制和幅度調制功能，在中芯國際SMIC0.35um標準單元工藝庫下進行邏輯綜合，結果表明所設計的DDS能夠在300MHz時鐘頻率下工作，綜合后的面積約為3.2mm×1.8mm（芯片面積4.28mm×4.36mm），門數(shù)約為11萬門左右。與采用一般超前進位加法器實現(xiàn)累加器和ROM實現(xiàn)的相位幅度轉換器的某