1 引言
直接数字频率合成器（DDS）技术，具有频率切换速度快，很容易提高频率分辨率、对硬件要求低、可编程全数字化便于单片集成、有利于降低成本、提高可靠性并便于生产等优点。目前各大芯片制造厂商都相继推出采用先进CMOS工艺生产的高性能和多功能的DDS芯片，专用DDS芯片采用了特定工艺，内部数字信号抖动很小，输出信号的质量高。然而在某些场合，由于专用的DDS芯片的控制方式是固定的，故在工作方式、频率控制等方面与系统的要求差距很大，这时如果用高性能的FPGA器件设计符合自己需要的DDS电路就是一个很好的解决方法，它的可重配置性结构能方便的实现各种复杂的调制功能，具有很好的实用性和灵活性
直接数字频率合成器（DDS）是一种先进的电子技术，它通过快速改变数字信号的频率来生成模拟信号。DDS的优势在于其频率切换速度快、频率分辨率高、硬件需求低、可编程全数字化，适合单片集成，降低了成本，提高了可靠性和生产效率。当前，各大半导体制造商如ALTERA等都在使用先进的CMOS工艺生产高性能、多功能的DDS专用芯片，这些芯片内部的数字信号抖动小，输出信号质量优异。
尽管如此，专用DDS芯片在某些应用中可能无法满足特定的系统需求，例如工作模式、频率控制等方面的定制化需求。此时，使用现场可编程门阵列（FPGA）设计自定义的DDS电路就显得尤为合适。FPGA的可重配置性使其能够轻松实现各种复杂的调制功能，具备高度的实用性和灵活性。
DDS调频信号发生器通常包括以下几个关键组成部分：
1. **相位累加器**：用于计算当前输出频率对应的相位。
2. **查找表（Look-up Table, LUT）**：根据相位值生成对应的幅度值，形成波形。
3. **调制信号处理**：将调制信号与载波信号结合，改变载波频率，实现调频。
4. **数模转换器（DAC）**：将数字信号转换为模拟信号输出。
5. **低通滤波器**：滤除高频噪声，获得纯净的模拟信号。
在具体实现中，如文中提到，可以选择ALTERA的Cyclone系列EP1C6T144C6 FPGA芯片，搭配适当的加法器、存储器和控制逻辑。调制信号频率控制字、载波信号频率控制字以及频偏控制字通过FPGA进行处理，产生相应的相位累加值，进而驱动LUT生成调频信号。在设计中，需要考虑到系统的稳定性，例如采用DFF缓冲器来消除毛刺，确保系统稳定运行。
通过软件工具如Quartus II和MATLAB进行仿真，可以验证设计的正确性和性能。实验结果显示，设计的DDS调频信号发生器能够产生准确的调频波形，具有良好的频率调制解调特性，证明了该设计的可行性和有效性。
相比于专用DDS芯片，FPGA实现的DDS系统具有更大的灵活性，可以根据需求调整内部ROM的数据和控制参数，生成任意调制波形。同时，由于FPGA支持在系统升级，因此对于未来系统功能扩展或改进非常有利。尽管FPGA的初始设计可能较为复杂，但考虑到其可定制性、成本效益和潜在的性能优势，FPGA在DDS系统设计中具有很高的性价比。
基于FPGA的DDS调频信号研究与实现是一项重要的技术进步，它不仅拓展了DDS的应用范围，也提升了系统设计的灵活性和适应性。对于需要定制化调制功能或者追求高性能低成本解决方案的系统设计者来说，这是一个极具价值的技术方向。
