基于DDS的同步相位信号源的设计

张红涛+李强+李靖

摘 要： 针对重离子加速器（HIRFL）的低电平相幅稳定系统，设计了以同步置位直接数字频率合成器（DDS）技术为基础的同步相位信号源作为系统的不同频、严相位的基准信号源。以FPGA芯片为核心，采用VHDL语言设计各功能模块，简化了设计过程，便于升级。经过电路设计、模块仿真和现场测试，验证了设计的正确性。测试结果表明：该系统具有可靠性高、精度高、稳定度高、频率范围宽、便于控制等优点。

关键词： 信号源； DDS； FPGA； 同步置位

中图分类号： TN741?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）14?0014?04

Design of synchronous phase signal source based on DDS

ZHANG Hong?tao， LI Qiang， LI Jing

（The 54th Research Institute of CETC， Shijiazhuang 050081， China）

Abstract： A synchronous phase signal source based on synchronous set direct digital synthesis（DDS） technology as a various frequency and strict in?phase reference signal source of system was designed for low level phase and magnitude stabilization system of HIRFL. Taking FPGA as the kernel， the functional modules was designed with the VHDL language， which simplified the design process. It is easy to upgrade. The validity of system was verified by the circuit design， module simulation and test on spot. Performance test results show that the system has the advantages of high reliability， high precision， high stability and wide frequency range， and is easy to control.

Keywords： signal source； DDS； FPGA； synchronous set

0 引 言

同步相位信号源作为HIRFL（重离子加速器）的低电平相幅稳定系统基准信号源，负责为各个腔体（聚束器NB、主器SSC和小器SFC）的相幅稳定系统提供高频率稳定度与幅度稳定度的纯净信号，是整个相幅稳定系统实现数字化的核心部分。旧系统通过外置信号源加模拟分频单元实现，电路构造复杂，精度低，体积庞大，调节不方便，维护困难。

FPGA芯片具有高速、高可靠性、高集成度、现场可编程等优点，因而在通信、数据处理、网络、仪器、工业控制、军事和航空航天等众多领域得到了广泛应用[1]。FPGA芯片使用非常灵活，同一片FPGA通过不同的编程数据可以产生不同的电路功能，十分适合实现DDS技术[2]。

新设计的同步相位信号源以FPGA芯片为核心，在FPGA芯片内部实现DDS模块，并结合DSP控制电路、高速D/A、模拟滤波和放大电路等进行了硬件电路设计，能同时产生高精度、高稳定度的三种腔体的相幅稳定系统所需的同步相位基准信号，设备体积减小，操作方便，提高了设备可靠性，易于扩展。……