直接数字频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesizer,DDS)作为一种新型的全数字频率合成器件,相比于模拟频率合成器具有更高的频率分辨率、更短的频率切换时间、更低的相位噪声等诸多优点,在空间通信,遥测和遥控,雷达测量,射电天文,卫星导航,无线电定位,数字通信等电子系统中扮演着重要的角色。而近年来,随着半导体工艺技术和集成电路(Integrated Circuit,IC)技术的不断发展进步,小尺寸、低功耗、高集成度是芯片发展的必然趋势。因此,目前DDS系统的研究热点也朝着超高速、低功耗和高性能的方向发展。本论文依托于“高速多通道DDS设计”项目,完成“高速直接数字频率合成器数字单元设计与实现”课题设计。为了实现高速DDS数字单元设计与实现,本论文主要分成三部分。第一步主要分析了DDS架构中关键模块—相幅转换模块,通过对比常见4种相幅转换算法的优劣,选择改进型CORDIC算法(余四算法)作为DDS相幅转换算法。然后利用Matlab软件对余四算法进行仿真,确保余四算法正确性,为硬件实现打下了坚实的基础,另外,我们通过深入研究DDS的原理和框架,对DDS产生杂散的来源进行分析以及对目前的杂散抑制方法进行了介绍;第二步通过前期算法仿真为电路实现打下了基础,完成数字前端寄存器传输级(Register Transfer Level,RTL)代码的设计工作,在电路设计过程中,为了节约硬件资源的消耗,在电路实现上对电路结构进行了优化,且为了使DDS系统可以达到一个更高的无杂散动态范围(Spurious-free Dynamic Range,SFDR)性能,在电路设计的结构中加入了相位扰码设计和杂散对消设计,通过Modelsim软件对所设计的RTL代码进行行为级验证以通过实验室的硬件资源对电路设计进行上板测试,验证了电路设计的正确性。第三步主要是数字电路后端设计,基于ASIC设计流程,利用TSMC 65nm CMOS工艺对前端设计的RTL代码进行逻辑综合、形式验证以及版图实现,最终完成高速DDS系统数字单元的设计工作。最终项目设计的DDS系统数字单元的无杂散动态范围低于-88dBc,满足设计指标,其面积大约为0.64mm~2,功耗504.36mW。