基于FPGA的DDFS與DDWS兩種實(shí)現(xiàn)方式

　　3 DDS的性能指標(biāo)

　　3．1 頻率分辨率

　　對(duì)于頻率合成方式的DDS，只要是累加器的位數(shù)足夠多，理論上可以達(dá)到任意無限高的頻率分辨率。由式(1)，若N=39，fclk=1，分辨率可達(dá)到0．000 18 Hz。但是對(duì)于直讀方式，分辨率是受到硬件D／A速度限制的，一般如果用四倍的頻率速度采集和恢復(fù)，分辨率只能達(dá)到O．25 Hz。

　　3．2 SFDR

　　最常用的評(píng)價(jià)DDS工作性能的參數(shù)是帶外抑制比(SFdR)，它是指有效信號(hào)的頻譜幅度與噪聲頻譜幅度的最大值之差。實(shí)際的頻譜合成方式的DDS在累加器的輸出和查找表之間還有個(gè)相位折斷的過程。若累加器的輸出A為N位，查找表的輸入B為M位，一般情況下N>M，這是為了節(jié)約查找表的空間。正是由于這種相位折斷才降低了SFDR，使得DDS的性能變壞。以上參數(shù)都是可以根據(jù)實(shí)際的要求估算出來的，例如要產(chǎn)生一個(gè)4 MHz、分辨率為O．4 Hz、帶外抑制比為60 dB的正弦信號(hào)，時(shí)鐘頻率為100 MHz。那么根據(jù)式(2)，可以得到N=11；根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，查找表的每位可以產(chǎn)生6 dB的抑制比，所M=60／6=10 b。由于直接讀取法DDS不存在相位折斷的問題，所以往往能得到比較好的SFDR。

　　3．3 信噪比

　　由于SFDR只與最大噪聲的頻譜幅度有關(guān)，所以相同的SFDR可能有不同的頻譜純度，為此引入了另外一個(gè)DDS的性能指標(biāo)——信噪比(SNR )。信噪比是指信號(hào)功率和噪聲功率之比，由于涉及到所有的噪聲，所以跟頻譜純度息息相關(guān)，對(duì)于頻率分辨率高的DDS，噪聲的能量較低，信噪比較大，頻譜純度好。

　　4 Matlab仿真結(jié)果

　　根據(jù)兩種DDS的FPGA的仿真數(shù)據(jù)，可以通過Matlab仿真輸出波形，如圖5，圖6所示。

　　可以根據(jù)圖很明顯地看出以上三個(gè)性能參數(shù)的比較情況，直讀DDS的SFDR要大得多，而且頻譜純度也好，合成方式的頻率分辨率高。

　　5 結(jié)語

　　從以上比較可以發(fā)現(xiàn)直讀方式是實(shí)際應(yīng)用中非常好的選擇，但是對(duì)于這種方式，只能輸出有限的預(yù)先設(shè)定好的頻率和調(diào)頻率，不具有通用性適合用在特定的場(chǎng)合。而頻率合成的DDS能合成任意頻率和調(diào)頻率，也能通過一定的措施達(dá)到所需指標(biāo)，所以這種原理是一種通用的原理，被科研工作者和DDS制造商廣泛采用。在雷達(dá)系統(tǒng)(比如高度計(jì)、散射計(jì))中，往往只需要某一種或者幾種特定的調(diào)頻率、帶寬、頻率的DDS，所以可以較多地采用直讀方式。