基于DDS器件设计的高精度、高稳定度、高分辨率射频正弦波信号发生器.doc
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1、基于DDS器件设计的高精度、高稳定度、高分辨率射频正弦波信号发生器1 引言现代通信技术、雷达技术、电子测量以及一些光电应用领域都要求高精度、高稳定度、高分辨率的射频正弦波信号。有别于传统的模拟射频振荡器方式,直接数字频率合成器DDS(Direct Digital Synthesizer)有着显着的优点:频率稳定度高、频率精度高、易于控制。2 系统工作原理直接数字合成技术(DDS)是一种有别于传统模拟正弦信号发生技术的全新数字控制技术,其基本原理如图1所示。正弦波信号y=sint是一个非线性函数。要直接合成一个正弦波信号,首先应将函数y=sinx进行数字量化,然后以x为地址,以y为量化数据,依次
2、存人波形存储器。DDS使用相位累加技术控制波形存储器的地址,在每一个基准时钟周期,都把一个相位增量加到相位累加器的当前结果。相位累加器的输出即为波形存储器的地址,根据相位累加器输出的地址,由波形存储器取出波形量化数据,经DA转换器转换成模拟电流,再经运算放大器转换成模拟电压,通过改变相位增量即可改变DDS的输出频率值。采用直接数字合成技术(DDS)设计的信号发生器与传统信号源相比具有以下优点:(1)频率稳定度高其频率稳定度取决于所使用的参考频率源的稳定度,常见晶振的稳定度可达几个ppm量级;(2)频率精度高目前常见的DDS器件的频率分辨率可达32位;(3)易于控制直接通过数字接口就可以对频率、
3、幅度、相位等进行控制。射频正弦波发生器系统的工作原理是基于DDS的信号产生方式,通过低通滤波器和放大器提高射频信号的频率特性和驱动能力,通过控制器和一些外围配套器件完成对DDS器件的接口控制。3 系统硬件设计该系统硬件设计主要包括直接数字合成器(DDS)、低通滤波器、增益可调放大器、控制器和电源。该系统结构框如图2所示。31 直接数字合成正弦波发生器根据系统设计指标,选用DDS器件AD9951,其内部时钟可达400 MHz,频率调节字为32位,14 bit的DA转换器输出,具有较低的相位噪声和较高的动态范同,内部包含锁相环电路可实现420的倍频功能,通过SPI接口可以实现控制字和频率调整字的写
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