随着科学技术的快速发展，各种电子产品也逐渐向先进技术方向发展。电子技术广泛应用于工业、农业、交通、航空航天、国防建设等国民经济领域。数字电子技术已经渗透到人们生活的各个层面。信号发生器是一种常用的信号源，广泛应用于电子电路、自动控制和科学试验。它是一种符合严格技术要求的电子测量和测量设备。因此，信号发生器和示波器、电压表、频率计等仪器一样是最普通、最基本的，也是应用最广泛的电子仪器之一，几乎所有的电参量的测量都需要用到信号发生器。
宏观测量仪器可分为激励和测试两类。各种信号源属于激励仪器。信号源可产生不同频率、不同范围的规则或不规则波形信号，广泛应用于电子测量、电力工程、工业控制、故障诊断、教学研究等方面。它是电子工程师研发和生产产品的必要仪器之一。
信号源可分为通用信号源和特殊信号源。特殊信号源仅适用于电视信号源、编码脉冲信号源等特殊测量需要。通用信号源包括：正弦信号源、脉冲信号源、函数信号源、高频信号源、噪声信号源。
信号源通常有三个用途：（1）激励源，作为一些电气设备的激励信号，如激励扬声器发出声音。（2）信号模拟，当研究电气设备在某些实际环境中的影响时，需要施加与实际环境相同的信号和高频干扰信号，然后模拟干扰信号。（3）校准源用于校准或比较一般信号源，有时称为标准源。
20世纪40年代，惠普为海军研究实验室开发了第一台信号发生器，使人们能够使用可控信号发生器更全面、更准确地测量设备，信号发生器在测试和测量中也发挥着越来越重要的作用。电子技术和计算机技术的发展促进了信号源的不断发展，信号源到数字信号源的发展过程。20世纪70年代以前，信号源的设计采用了模拟电子技术，产生了几种简单的波形，如正弦波、方波和三角波。缺点较大，输出波的范围稳定性较差。由于模拟电路漂移大，电路结构复杂，输出波形的范围稳定性较差。同时，模拟电路具有尺寸大、成本高、功耗大等缺点，在产生复杂的波形信号时，电路会更加复杂。20世纪70年代以后，数字电路被广泛应用于信号源的设计，信号源采用数字电子技术。随着微处理器的出现，信号源开始从分立元件建设发展到以微处理器为核心的集成系统。信号源产生的波形种类也丰富，频带大大增加，通用性也有所提高。
随着信号源的发展，移相技术作为其重要功能之一，也得到了改进和发展。所谓的移相是指两个相同频率的信号，其中一个作为参考，另一个相对于参考信号作为先进或滞后的移动，即相位移动。如果两个信号的相位不同，则存在相位差，即相位差。如果将信号周期视为360°，相差范围为0-360°。
通常有两种方法可以实现移相：一种是直接移相模拟信号，例如RC移相、LC移相、变压器移相等。采用这种方法的移相技术存在许多缺点，如输出波受输入波的影响、移相操作不便、移相角随负载和时间的影响等。另一种是随着电子技术和计算机技术的发展而兴起的数字移相技术，这是当前移相技术的趋势。数字移相技术的核心是首先将模拟信号或移相角数字化，形成数据表，通过D/A 转换芯片连续循环读取数据表的数据，并将其还原为模拟信号。本文采用的直接数字频率合成技术(DDS-Direct Digital frequency Synthesis)实现中移相属于数字移相技术。
1.信号发生器的发展
信号发生器是历史上最悠久的测量仪器之一。早在20年代，当电子设备开始出现时，它就出现了。随着通信和雷达技术的发展，20世纪40年代出现了主要用于测试各种接收器的标准信号发生器，使信号发生器从定性分析测试仪器转变为定量分析测量仪器。脉冲信号发生器可用于测试脉冲电路或脉冲调制器。由于早期信号发生器机械结构复杂，功率大，电路简单(与数字仪器、示波器等相比)，发展速度较慢。第一台全晶体管信号发生器直到1964年才出现。
自20世纪60年代以来，信号发生器发展迅速，出现了函数发生器、扫频信号发生器、合成信号发生器、程序控制信号发生器等新类型。各种信号发生器的主要性能指标也大大提高，在简化机械结构、小型化、多功能等方面也取得了显著进展。
1.2 信号发生器分类
信号发生器应用广泛，种类繁多。首先，信号发生器可以分为通用和专用两大类。专用信号发生器主要是为特定的测量目的而开发的。如电视信号发生器、编码脉冲信号发生器等。该发生器的特性受测量对象要求的限制。其次，信号发生器可分为正弦波发生器、脉冲信号发生器、函数发生器和任何波形发生器。第三，按其产生频率的方法可分为谐振法和合成法。传统的信号发生器一般采用谐振法，即利用频率选择性电路产生正弦振荡，获得所需频率。但是，所需的频率利用频率合成技术制成的信号发生器也可以通过频率合成技术获得。
所谓频率合成技术，是指通过技术处理，从高稳定性、准确性的参考频率源中产生大量离散频率输出。技术处理方法可以是传统的硬件加、减、乘、除基本操作、锁相环技术、各种数字技术和计算技术。参考频率可以由高稳定的参考振荡器（通常是晶体振荡器）产生产生的一系列离散频率输出与参考振荡器频率有严格的比例，具有相同的精度和稳定性。基于频率合成原理的信号发生器发展迅速，因为它可以获得高频率稳定性和精度。特别是最近，随着现代电子技术的发展，其应用有了质的飞跃。
1.3 频率合成技术
自20世纪30年代以来，频率合成技术已经发展了70年。在这70年的历史中，大致可以分为直接频率合成技术、锁相环频率合成技术和直接数字频率合成技术三个发展阶段。
所谓直接频率合成技术，是利用倍频、分频、混频电路加、减、乘、除一个或多个基准频率，产生所需的频率信号，并通过窄带滤波器选择。这是最先出现的一种合成器类型的频率信号源。该频率合成器原理简单，易于实现。合成方法大致可分为两种基本类型：一种是所谓的非相关合成方法，另一种是所谓的相关合成方法。这两种合成方法的主要区别在于参考频率源的数量不同。
多个晶体参考频率源采用非相关合成方法，所需的各种频率分别由这些参考源提供。其缺点是多晶体参考频率源具有相同的频率稳定性和精度，既复杂又困难，成本高。相关的合成方法只使用一个晶体参考频率源，通过分频、混合频率和倍频获得所需的各种频率。因此，合成器输出频率的稳定性和精度与参考源相同。现在绝大多数直接频率合成技术都使用这种合成方法。
直接频率合成器具有广泛的频率范围和快速的频率转换，可，频率间隔小( Hz)，工作稳定可靠；但寄生输出大，模拟元件多，结构复杂，体积大，成本高。在锁相环中，直接频率合成技术的固有缺点(Phase-LockedLooPs)频率合成技术中得到了很大的改善。锁相环频率合成技术PLL)它是在20世纪40年代初根据控制理论开发的线性伺服环路于电视扫描同步电路，以减少噪声对同步的影响，从而大大提高了电视的同步性能。同时，其低噪声跟踪特性也得到了人们的高度重视，发展越来越快，因此在无线电技术领域的各个方面得到了广泛的应用。锁相频率环合成技术又称间接频率合成，该方法使用的电路比直接频率合成简单。它主要将含噪声的振荡器放入锁相环中，其相位锁定在预期信号上，抑制振荡器本身的噪声，大大净化其输出频谱。
1.4 DDS技术
直接数字频率合成技术 (Direct Digital Synthesis)与我们熟悉的直接频率合成技术和锁相环频率合成技术完全不同。直接数字频率合成技术DDS)早在70年代就提出了理论。由于硬件技术的限制，其基本原理是采用采样定理，通过查表法产生波形，DDS当时技术没有得到广泛应用。随着大规模集成电路技术的快速发展，DDS技术的优越性逐渐显现。许多学者认为，DDS是产生信号和频率的理想方法，发展前景广阔。直接数字频率合成技术的主要优点是程控方便，相位连续，输出频率稳定性高，分辨率高。其频率分辨率可达10-3。而且频率转换速度快，可以小于100ns，特别适用于跳频无线通信系统。相位噪声主要取决于参考时钟振荡器。
DDS(Direct Digital frequency Synthesis)也就是说，直接数字频率合成器是一种新型的频率合成技术，具有频率分辨率高、频率切换快、稳定性好、能灵活产生多种信号的优点。因此，在现代电子系统及设备的频率源设计中，尤其在通信领域，直接数字频率合成器的应用越来越广泛。在数字调制解调模块中。DDS取代了VCO(模拟压控振荡器)应用广泛。这种合成技术是一种利用数字技术来控制信号的相位增量的技术，它采用插值取样的方式，将要合成的正弦波波形用若干个采样点的取值来代替，然后依次等时间间隔输出这些取值，每个采样点的值由预先存储的数字值经D/A转换后得到。
DDS工作原理框图如图4-1所示。其基本结构包括相位累加器PA、波形查询表ROM、数模转换器DAC低通滤波器。
图4-1 DDS工作原理框图
DDS工作过程如下:参考时钟fc相位累加器在频率控制的作用下FCW(Frequency Control Word)通过波形查值表对其高W位进行线性累加ROMD位对应信号波形的数字序列，然后是数模转换器DAC将其转化为具有内插作用的低通滤波器LPF以连续正弦波形为输出。
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