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随着数字信号处理和集成电路的发展，要求数据处理速度越来越高，基于单片机+DDS(直接数字频率合成)的频率合成技术已不能满足目前数据处理速度需求。针对这一现状，本文提出了基于FPGA+DDS的控制设计，能够快速实现复杂数字系统的功能。
1 AD9910的硬件电路设计
AD9910是ADI公司推出的一款单片DDS器件，内部时钟频率高达1GHz，模拟输出频率高达400 MHz，14-bit的DAC，最小频率分辨率为0.23 Hz，相位噪声小于-125 dBc／Hz@1 kHz(400 MHz)，窄带无杂散动态范围大于80 dB，串行I／O控制，具有自动线性和随机的频率、相位和幅度扫描功能，1 024 32位RAM，具有调幅、调相的功能，1．8 V和3．3 V供电，可实现多片同步。应用在高灵敏度的频率合成器、可编程信号发生器、雷达和扫描系统的FM调制源、测试与测量装置以及高速跳频系统AD9910芯片的主要外围电路为：参考信号源、控制、环路一体电感滤波器和输出低通滤波器等电路。参考信号源为AD9910提供基准频率，参考信号输入芯片后，内部的倍频器和锁相环起作用产生1GSPS的系统时钟；控制电路通过芯片的I／O给内部寄存器写入内容，寄存器内容不同，芯片工作状态不同，控制芯片可以是单片、FPGA或DSP，本设计采用FPGA；
AD9910提供专门的管脚外接环路滤波器，以电感器原理优化内部PLL的性能，环路滤波器为简单的低通滤波器；AD9910输出高达400 MHz的模拟信号，为了减少噪声，在它的输出端口设工字电感计了400MHz的低通滤波器。
图1为实际设计的AD9910外围连接图。
在AD9910的电路设计中，应注意以下几个问题：
1)AD9910电源和地设计。AD9910需要4组电源，AVDD(1．8 V)、DVDD(1．8 V)、AVDD(3．3 V)和DVDD(3．3 V)，模拟电源和数字电源需要隔离，电源管脚的滤波最好采用钽电容和陶瓷电容。在PCB设计中，数字地和模拟地分开，用磁珠单点连接，减少干扰。
2)AD9910环路滤波器设计。当外部的时钟较低时，例如100 MHz，系统时钟1 GHz，芯片内部的锁相电路起作用，这时需要在外部设计环路滤波器，如图1中R17、C47和C48构成的RC滤波器，电容电阻值用如下公式计算。
其中：N为分频比，KD为鉴相器的增益，KV是VCO的增益，fOL是环路带宽。
3)晶振电路的设计。AD9910需要外部提供参考信号源，它的质量直接决定了模拟输出信号的质量(频率精度和相位噪声)，本设计采用高精度的温补晶振，频率100 MHz。在PCB设计时尽量靠近时钟管脚。
2 FPGA控制AD9910的软件实现
采用Ahem公司的EP1C6Q240C8控制AD9910，该器件的外部时钟频率为50 MHz，20个128?36 bit的RAM块，5980个逻辑单元(LE)，240个管脚，属表贴器件。
FPGA与AD9910的外围电路简单，无电感器厂家需外加任何驱动电路，从而节省了硬件电路设计和调试电感生产的时间，FPGA与AD9910的连接框图如图2所示。
其中，SCLK用于输出数据交换的控制时钟，CS为片选信号，IO_RFSET控制DDS的系统复位，SDIO是数据传输线，IO_UPDATE使能DDS内部各寄存器数据更新，PROFILE用来选择八个相位／频率寄存器中的一个，OSK用来选择DDS的输出键控模式，MASTER_RESET用来清除所有存储单元，并且把寄存器设为默认值，PWRDWNCTL用来选择是否使用外部使能控制，不使用时置为0，这里设置为0，PLL_LOCK用来指示锁相环的锁定状态。另外，由于未采用多芯片数据通信，所以需将AD9910与同步信号相关的引脚悬空，例如7、8、9、10和53引脚。
根据需要AD9910有4种工作模式可供选择，分别是单音模式、RAM调制模式、Digital ramp modulation模式和并行数据端口调制模式。这里选用最基础的signal-tone单音工作模式。
对AD9910的17个寄存器进行设置，这里使用了AD9910的评估软件对寄存器参数进行设置，只需要在评估软件中输入目标参数，软件将自动给出寄存器中的值，这样减小了工作量。根据需要，这里仅对其中的3个寄存器进行设置，分别是地址为0X01、0X02的控制寄存器和地址为