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发信人: Iamhere (灯火阑珊·鬼塚先生), 信区: Communication
标  题: DDS在SystemView上的仿真设计
发信站: 哈工大紫丁香 (2003年11月22日17:56:25 星期六), 站内信件

DDS在SystemView上的仿真设计

丁锦滔

（成都电子机械高等专科学校，四川成都610032）

　

    摘　要：本文介绍了直接数字频率合成器（DDS）的工作原理和SystemView的应用，并
使用SystemView建立了DDS的仿真系统，得到了相位截断对DDS的影响的仿真结果，对研究
和
设计DDS系统有着实际意义。
    关键词：计算机软件；SystemView；直接数字频率合成器；仿真

一、引　　言
　　ELANIX公司的SystemView是一个用于电路与通信系统设计、仿真的动态系统分析工具
，
可用于信号处理、滤波器设计及复杂的通信系统数学模型的建立等不同层次的设计和仿真
。
SystemView在界面友好而且功能齐全的Windows操作平台上，为用户提供了一个嵌入式的模
块化分析引擎。软件的嵌套系统功能保证了系统设计规模可以任意地大，库中没有的模块
用
户可以自己用高级语言编写（C／C＋＋语言），因此该软件功能强大，使用方便，是迄今
为
止专用于动态系统仿真的优秀软件，特别是在通信系统分析和设计领域具有广阔的应用前
景
。
　　1971年，J．Tierney首次提出了直接数字频率合成（DDS）技术，但由于DDS全数字化
的
特点，直到80年代末90年代初才掀起对DDS谱质的研究热潮。
DDS是一种新兴的频率合成技术，具有频率分辨率高、频率变捷快、频率稳定性好等优点。
它由全数字电路构成，易于集成，将在通信系统的各个领域得到广泛应用，特别适合在移
动
通信和跳频扩频通信领域使用。
　　本文将以DDS为例，介绍DDS在SystemView上的仿真设计。
二、DDS基本工作原理
　　一个完整的DDS工作原理框图如图1所示。
图中K为频率控制字，fc为时钟频率，N为相位累加器的位数，L为ROM的寻址位数，D为输出
信号幅值的位数。下面以DDS合成正弦波为例来说明其工作原理。由图可知，相位累加器在
每一个时钟沿与频率控制字K累加一次，当累加器大于2 N时，相位累加器相当于做一次模
余
运算。正弦查找表ROM在每一个时钟周期内，根据送给ROM的地址（相位累加器的前L位相位
值）取出ROM中已存储的与该地址相对应的正弦幅值，最后将该值送给DAC和LPF实现量化幅
值到正弦信号间的转换。由此可得到，输出频率与时钟频率之间的关系满足：

三、SystemView的特点
　　SystemView是一种强有力的基于个人计算机的动态通信系统仿真工具，已达到在不具
备
先进仪器的条件下也能完成复杂的通信系统设计与仿真的目的，其主要特点是：
    （1）能仿真大量的应用系统；
    （2）快速方便的动态系统设计与仿真；
    （3）在报告中方便地加入SystemView的结论；
    （4）提供基于组织结构图方式的设计；
    （5）多速率系统和并行系统；
    （6）完备的滤波器设计和线性系统设计；
    （7）先进的信号分析和数据块处理；
    （8）可扩展性；
    （9）完善的自我诊断功能。
四、应用实例
1．建立DDS的仿真系统
　　首先我们可以根据DDS的基本工作原理建立DDS的仿真模块框架图，如图2所示。
　　其中，频率控制字K模块可选用信号源库中的Custom（用户自定义信号），相位累加器
由算子库中的Sample（采样器）、Modulo（取模）和Dgtl Scale（数字换算）、Adder（加
法器）构成，ROM查找表采用DSP库中的Sin Cos（正弦／余弦查表），DAC采用算子库中的
Hold（保持器），LPF选用算子库中的Linear SysFilters（线性系统滤波器），信号接收
器
选用信号接收器库中的Analysis（分析）窗口。至此，我们建立了DDS仿真系统。

2．部分仿真结果
　　由于篇幅限制，下面仅给出相位截断对DDS频谱分布的影响的仿真结果。
　　首先定义B＝N－L，λ＝Gcd（K，2N），B′＝B－log2λ，X＝K／λ，Y＝2N／λ，假
定
B′＞0（因为当B′≤0时，即B≤log2λ时，不存在由相位截断引起的误差）。
　　令S（n）为t＝nTc时的相位截断误差，可得到相位截断误差：

式中　mod表示对模余运算。
　　由文献［2］可知，由相位截断将会引起频率为－pfc±nfx±f0的杂散信号，其中p，n
为整数，且

　　现在设置仿真参数。首先设置系统采样率为90 kHz，采样点数为128 000，系统的循环
次数为1。接着设置相位累加器中的采样器采样频率为10kHz，Modulo（取模）中的参数为
224，Dgtl Scale（数字换算）中的Input bits和Retained bits分别为24和8，这相当于设
置fc＝10 kHz，N＝24，L＝8；正弦／余弦查表Data Type Out设为IEEEDouble，此时幅度
量
化误差很小，几乎可以忽略；LPF的截止频率设为15kHz。最后在Custom（用户自定义信号
）
中设置输出端口数为1，输出表达式p（0）＝K。下面分别取K＝220、1134405、1677721进
行
仿真得到这三种情况下  S的频谱分布图，如图3～5所示。

    由K和f0之间的关系：

　　得到K＝220、1134405、1677721对应的输出频率f0＝625 Hz、676．16 Hz、1 kHz。由
图3可知，此时DDS输出不存在杂散信号；由图4可看出，此时DDS输出含有大量的杂散信号
，
最强杂散位于2 420．39Hz、3 772．73 Hz；由图5可看出，此时DDS输出含有的杂散信号减
少，最强杂散位于3 kHz、5 kHz。这与文献［2］得出的结论完全一致。另外，从图4和图5
两幅频谱分布图还可以看出，存在相位截断的DDS输出信噪比（S／N）dB＞48 dB，这与文
献
［2］得出的（S／N）dB＞6．02（N－B）是一致的。这充分说明了仿真系统是正确的。
五、结　论
    本文在简介DDS工作原理和SystemView的基础上，在SystemView中建立了DDS的动态仿
真
系统，并给出了相位截断对DDS频谱分布的影响的部分仿真结果，与文献［2］中的理论分
析
结果基本一致。随着DDS技术的不断完善和VLSI技术的进步，DDS的应用将越来越广泛。

参考文献

［1］　罗卫兵，孙桦，张捷，等．SystemView动态系统分析及通信系统仿真设计［M］．
西
安电子科技大学出版社，2001．
［2］　张玉兴，彭清泉．相位舍位对DDS谱分析的影响［J］．电子科技大学学报，1997，
26（2）：137～142．
［3］　李衍忠，蔡英杰，姒强，等．DDS谱质分析及其杂散抑制研究综述［J］．现代雷达
，2000，22（4）：33～38．

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