Cordic算法优化的DDS设计：杂散抑制与仿真验证

本文主要探讨了改进型Cordic算法在直接数字频率合成(DDS)中对于杂散抑制的研究与仿真。DDS作为一种高度集成的信号发生器，因其易于编程、体积小、性价比高等优点，在无线通信、雷达、测量、图像处理等领域表现出色。然而，传统DDS设计中存在一些问题，如输出频率受限、杂散动态范围（SFDR）较低，这些限制了其在某些高精度应用中的表现。 Cordic算法最初由J.Volder在1959年提出，作为一种纯算术的三角函数计算方法，它通过简单的移位和加减运算来逼近复杂的数学函数，非常适合于VLSI（非常大规模集成电路）环境下的实现。近年来，许多学者和研究者将Cordic算法引入DDS设计，旨在提高系统的精度、速度和硬件效率。 文章针对Cordic结构的DDS设计中相位角迭代方向不确定性和旋转角度非整周期性的挑战，提出了两种改进策略：相位角分阶段旋转法和多区域相位映射法。这些方法旨在解决因存储容量限制而产生的精度和速度之间的权衡问题。通过在Matlab中进行仿真验证，作者确认了这些改进方法的有效性和可行性。 接着，作者使用VHDL语言设计了一种16级流水线结构的改进型Cordic DDS，经过Quartus II综合编译和Modelsim时序仿真，结果显示改进后的DDS计算误差仅为10^-5，显著提升了SFDR至200 dB，硬件消耗却仅增加23%。这些实验结果证实了Cordic算法改进在抑制杂散方面的确带来了显著提升。 本研究结合Cordic算法的优势，优化了DDS的设计，不仅提高了频率合成的精度，还降低了硬件资源的消耗，拓展了DDS在高要求应用中的适用性，为实现高性能、低杂散的数字信号处理电路提供了新的解决方案。