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打工人日报#20250916

news 2025/9/17 17:15:12

打工人日报#20250916

今天同事夸我越来越好看，都有点蒙了，哈哈哈。

今天和同时沟通怎么写功能的事情，我表达了我的需求，他表示还是想要我写，要是以前感觉都会生气了，但是今天没有，首先是他表达得很清楚，其次这确实是一个小问题，可以很快搞定，但是今天他清晰的表达，我有点震惊！值得学习。

知识点

DDS

直接数字频率合成（Direct Digital Frequency Synthesis，DDS）是一种基于数字信号处理技术的频率合成方法，自 20 世纪 70 年代提出以来，凭借其高频率分辨率、快速频率切换速度以及相位连续性等优势，在众多领域得到了广泛应用。

DDS 基本原理

DDS 的核心思想是通过数字计算和存储来合成所需的波形信号，主要由相位累加器、波形存储器（ROM）、数模转换器（DAC）和低通滤波器（LPF）组成。

相位累加器：由加法器和寄存器构成。在每个时钟周期，相位累加器将频率控制字（Frequency Control Word，FCW）与当前的相位值相加，得到新的相位值。例如，假设相位累加器为 32 位，系统时钟频率为 fclk，频率控制字为 K，则相位增量为 K×2322π 。相位累加器的输出反映了信号的瞬时相位，随着时钟不断累加，相位值呈线性增长。当相位值超过 2π（对应于相位累加器溢出）时，就完成了一个信号周期。
波形存储器（ROM）：根据相位累加器输出的相位值作为地址，从预先存储各种波形（如正弦波、方波等）数字化幅度值的波形存储器中读取相应的幅度值。例如，对于正弦波，将一个周期的正弦波幅度按照一定的量化精度进行离散化处理，存储在 ROM 中。若相位累加器输出的地址为 n，则从 ROM 中读出对应地址 n 的正弦波幅度量化值 An 。
数模转换器（DAC）：将从波形存储器读出的数字幅度值转换为模拟电压信号。DAC 的位数决定了输出模拟信号的量化精度，例如 12 位的 DAC 可将数字信号转换为 212=4096 个不同的模拟电平。
低通滤波器（LPF）：对 DAC 输出的阶梯状模拟信号进行平滑处理，滤除高频分量，得到连续、光滑的模拟波形信号。因为 DAC 输出的信号包含高频的量化噪声和镜像频率成分，LPF 的截止频率通常设置在略高于输出信号频率，以保留有用信号，抑制高频杂散。

DDS 关键特性

高频率分辨率：频率分辨率 Δf 取决于系统时钟频率 fclk 和相位累加器的位宽 N，计算公式为 Δf=2Nfclk 。例如，当系统时钟频率为 100MHz，相位累加器位宽为 32 位时，频率分辨率可达 232100×106≈0.023Hz 。这使得 DDS 能够产生非常精细的频率变化，适用于需要精确频率控制的应用场景，如通信系统中的本振信号生成。
快速频率切换速度：DDS 通过改变频率控制字即可实现频率的快速切换，切换时间主要取决于相位累加器和波形存储器的响应速度，通常可在纳秒级完成频率切换。这种快速切换特性在跳频通信、雷达信号处理等领域具有重要应用，能够快速改变信号频率以适应不同的通信或探测需求。
相位连续性：在频率切换过程中，由于相位累加器的连续性，DDS 输出信号的相位保持连续。这一特性在一些对相位敏感的应用中至关重要，如相干通信系统，能够保证信号在频率切换时不会产生相位突变，从而避免信号失真。

DDS 应用领域

通信领域：在现代通信系统中，DDS 广泛应用于射频（RF）前端，作为本地振荡器（LO）产生高精度、快速切换频率的信号。例如在软件定义无线电（SDR）中，DDS 能够根据不同的通信协议和频段要求，灵活生成所需的本振信号，实现信号的调制、解调、变频等功能。此外，在卫星通信、蜂窝移动通信等系统中，DDS 也用于产生稳定的载波信号和频率合成信号。
雷达系统：DDS 为雷达系统提供高精度的发射信号和灵活的频率调制信号。例如在脉冲多普勒雷达中，通过 DDS 产生线性调频（LFM）信号，利用其高频率分辨率和快速频率切换特性，实现对目标的精确探测和速度测量。同时，DDS 还可用于雷达的频率捷变技术，增强雷达的抗干扰能力。
仪器仪表：在各类电子测量仪器中，如信号发生器、频谱分析仪、网络分析仪等，DDS 作为核心部件产生各种标准测试信号。例如函数信号发生器利用 DDS 技术能够生成多种高精度的波形信号，满足不同电路和系统的测试需求。频谱分析仪中的本振信号也常由 DDS 实现，以提供稳定、可精确调谐的参考信号，实现对输入信号的准确频谱分析。