基于FPGA的DDS设计方案
利用dds ip实现线性调频信号
1 dds技术简介
随着电子技术的不断发展，传统的频率合成技术逐渐不能满足人们对于频率转换速度、频率分辨率等方面的追求，直接数字频率合成技术应运而生。
直接数字频率合成技术(dds) 是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具有很多优点，比如：频率转换快、频率分辨率高、相位连续、低功耗、低成本与控制方便。
dds技术满足了人们对于速度稳定性的需求，但是在一些控制较为复杂的系统中，dds专用芯片不能很好的贴合要求。利用现场可编程门阵列（fpga）实现dds具有很大的灵活性，基本能满足现在通信系统的使用要求。
2 dds ip使用说明
基于fpga的dds设计方案
3 线性调频信号
3.1 理论介绍
3.1.1 基本概念
线性调频（lfm）信号是瞬时频率随时间成线性变化的信号。线性调频信号也称为鸟声（chirp）信号，因为其频谱带宽落于可听范围，听着像鸟声，所以又称chirp扩展频谱（css）技术。
3.1.2 表达公式
本文重点研究xlinx dds ip实现线性调频信号，主要关心线性调频信号的相位变化情况，如若想要了解线性调频信号其他方面信息，请参考其他相关文章。
线性调频信号表达式:
线性调频信号数学公式
其中，t是时间，单位为秒（s）；t是脉冲持续时间（周期）；k是线性调频斜率，单位是hz/s.
相位表达式:
φ(t)=πkt^2
相位变化率:
∆φ(t)=2πkt
3.1.3 应用范围
lfm技术在雷达、声纳技术中有广泛应用，例如，在雷达定位技术中，它可用来增大射频脉冲宽度、加大通信距离、提高平均发射功率，同时又保持足够的信号频谱宽度，不降低雷达的距离分辨率。
3.2 matlab仿真
3.2.1 matlab代码
fs = 100e6; %采样率t = 5e-6; %脉冲宽度b = 10e6; %信号带宽k = b/t;%调频斜率n = round(t*fs);%采样点数t = linspace(0,t,n);y = exp(1j*pi*k*t.^2);%lfm信号theta = pi*k*t.^2; %信号相位dtheta = pi*k*t; %相位变化量figure;plot(t,real(y));title('lfm信号时域-实部');xlabel('t/s');ylabel('幅度');figure;plot(t,imag(y));title('lfm信号时域-虚部');xlabel('t/s');ylabel('幅度');figure;plot(t,theta);title('lfm信号相位');xlabel('t/s');ylabel('相位');figure;plot(t,dtheta);title('lfm相位变化率');xlabel('t/s');ylabel('相位变化率');
3.2.2 仿真结果图像
3.3 fpga实现
3.3.1 参数计算
for example:
参数与上述matlab参数一致，采样率fs:100mhz，脉冲宽度t:5us，信号带宽b:10mhz，采样点数n:500。 xlinx dds ip设置如下，假定相位累加器设置为32位，输出信号宽度设置为12位，可以根据自己的需求进行设计： dds ip配置界面1 dds ip配置界面2 需要注意的是相位增量不是一个定值，而是随时间呈线性变化的量。根据公式相位表达式φ(t)=πkt^2与相位变化率∆φ(t)=2πkt，端口s_axis_phase的chan_0_poff 与chan_0_pinc设置如下： 当t = 0时 φ(t) = πkt^2 = 0;∆φ(t) = 2πkt = 0 相位变化率∆φ(t)每次增加的量为2πk∆t: 2πk∆t = 2πbt/tnfs = 2πb/n 由于dds ip相位累加器位数bθ(n)为32，且参数[0,2^32]对于相位弧度[0,1]，那么相位增量∆θ公式如下： ∆θ = 2πb/n*1/2π*2^bθ(n)/fs = 858993.4592≈858993 综上，chan_0_poff设置为0，chan_0_pinc从0开始每次增加∆θ。
3.3.2 仿真结果
部分代码
//生成chirp信号dds_compiler_0 suband_reference_waveform_inst ( .aclk (samp_clk), .aclken (dds_aclken), .aresetn (dds_aresetn), .s_axis_phase_tvalid (s_axis_phase_tvalid), .s_axis_phase_tdata (s_axis_phase_tdata), .m_axis_data_tvalid (m_axis_data_tvalid), .m_axis_data_tdata (m_axis_data_tdata), .m_axis_phase_tvalid (m_axis_phase_tvalid), .m_axis_phase_tdata (m_axis_phase_tdata) ); wire signed [15:0] data_real = m_axis_data_tdata[15:0];wire signed [15:0] data_imag = m_axis_data_tdata[31:16];
仿真波形
线性调频信号fpga仿真波形
原文标题：利用dds ip实现线性调频信号
文章出处：【微信公众号：fpga之家】欢迎添加关注！文章转载请注明出处。
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其中，t是时间，单位为秒（s）；t是脉冲持续时间（周期）；k是线性调频斜率，单位是hz/s.
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φ(t)=πkt^2
相位变化率:
∆φ(t)=2πkt
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fs = 100e6; %采样率t = 5e-6; %脉冲宽度b = 10e6; %信号带宽k = b/t;%调频斜率n = round(t*fs);%采样点数t = linspace(0,t,n);y = exp(1j*pi*k*t.^2);%lfm信号theta = pi*k*t.^2; %信号相位dtheta = pi*k*t; %相位变化量figure;plot(t,real(y));title('lfm信号时域-实部');xlabel('t/s');ylabel('幅度');figure;plot(t,imag(y));title('lfm信号时域-虚部');xlabel('t/s');ylabel('幅度');figure;plot(t,theta);title('lfm信号相位');xlabel('t/s');ylabel('相位');figure;plot(t,dtheta);title('lfm相位变化率');xlabel('t/s');ylabel('相位变化率');
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