数字可控正弦信号发生器的设计

王崇羽

摘要：该文采用DDS架构设计了可控正弦信号的产生方法。首先分析了数字可控正弦信号的基本原理；其次，采用Verilog HDL语言进行编程，在FPGA平台上进行了仿真及板级调试；最后，在示波器上得到了正确波形。该成果可用作一般信号处理过程的信号发生器，具有科学、准确、易实现，灵活及便携等优点。

关键词：可控正弦信号；Verilog HDL；FPGA

中图分类号：TP313 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2014）31-7504-03

Abstract： In this paper， a method of generating controlled sinusoidal signal is designed using the DDS architecture. Firstly， the basic principle of digital controlled sinusoidal signal has been analyzed. Secondly， its programming using Verilog HDL， simulation and board-level debugging come to realization based on FPGA. Finally， the correct waveform has been got on the oscilloscope. Achievements can be used as a signal generator in general signal processing， which has advantages such as scientific， accurate， easy to implement， flexible and portable etc.

Key words： controlled sinusoidal signal； Verilog HDL； FPGA

信号源通常能产生类似正余弦信号的波形，但是作为独立设备存在造价较高、不方便携带等不足。另外，对于信号处理中的某些特殊应用要求不具备可修改、可扩展性。因此，在FPGA平台上设计实现一款可控正余弦信号发生器，对于信号处理的常见过程及某些特殊用途作为前端，有着很大的实用价值。

本文所设计的可控正弦信号能够根据用户要求以某种步进改变信号的幅度，频率和相位三个参量。

1 数字可控正弦信号的基本原理

由示波器观察到的波形参数可见，输出波形频率为117kHz，与之前的设计结果验证是一致的。用户可根据实际需求通过键控不同的幅度、频率、相位控制字来改变正弦信号的上述参数，观察如上。特别指出相位的变化应在示波器中观察两路正弦波信号，这对载波跟踪与同步的设计具有意义。

4 结论

本文论述了数字可控正弦信号的基本原理，并在FPGA平台上实现了该信号发生器的结构设计、波形仿真及板级实现。本设计不仅易于实现，还可以进一步根据系统需要进行波形的修改及扩展，例如：生成锯齿波、方波脉冲等其他波形，包括多波形输出，拥有很大的延展性。

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