DDS信号(全称为Direct Digital Synthesis signal),指的是通过数字电路生成的频率稳定、相位连贯、幅度可控的有限离散点上连续变化的信号。相比模拟信号,DDS信号具有相位转换精确、频率变化平滑、稳定性好等优点,广泛应用于现代通讯、测量仪器、光纤通讯、电子测量、自动化控制等领域。
DDS信号的组成结构主要由五部分构成:相位累加器、频率控制字、正弦波查找表、数模转换器和数字控制系统。
相位累加器:用于存储和累加之前已经计算出的相位值,当前的相位值等于前一时刻相位值加上当前时刻的相位增量;
频率控制字:控制DDS信号输出的频率,通过DAC将控制字转换成相应的电压来控制输出的频率;
正弦波查找表:保存正弦波形的离散样本值,系统通过查表的方式获取相应的样本值来输出正弦波。
数模转换器:用于将数字信号转换成模拟输出,使得DDS信号能够与模拟电路连接;
数字控制系统:主要控制DDS信号的频率、相位、幅度、输出波形等参数,通常由单片机、FPGA等实现。
相比传统的模拟合成信号,DDS信号具有如下优势:
1、高频稳定性好:DDS信号由数字电路产生,每次输出的频率精度高、稳定性好,与输出幅度、相位无关。
2、频率可预测性好:DDS信号的频率和相位是由固定的参考信号(如晶振)和可程序的频率控制字(FTW)计算得到的,因此频率的精度是可以预测的。
3、相位转换精度高:DDS信号的相位转换精度高,能够以0.01°的角度步进精度进行相位转换。
4、输出波形多样:DDS信号能够输出多种波形,如正弦波、方波、锯齿波等,输出波形可以通过修改查找表样本值来实现。
DDS信号在许多领域都被广泛应用,如:
1、通讯领域:DDS信号可以用于频率合成、信号调制、解调、频谱分析等领域;
2、仪器领域:DDS信号可以用于高精度、高分辨率、高频率的信号生成;
3、自动控制领域:DDS信号可以用于控制电机、电子器件等;
4、测量领域:DDS信号可以提供高精度、高分辨率的信号源,广泛用于频率测量、振动测量、位移测量等领域。