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直接�(shù)字頻率合�
閱讀�19754時間�2011-08-23 16:40:08

  直接�(shù)�頻率合成是一種新的頻率合成技術和信號�(chǎn)生的方法,具有超高速的頻率轉換時間、極高的頻率分辨�分辨率和較低的相位噪�,在頻率改變與調頻時,DDS能夠保持相位的連續(xù),因此很容易實現(xiàn)頻率、相位和幅度調制。此�,DDS技術大部分是基��(shù)字電�技術的,具有可編程控制的突出優(yōu)點。因�,這種信號�(chǎn)生技術得到了越來越廣泛的應用,很多廠家已�(jīng)生產(chǎn)出了DDS專用芯片,這種器件成為當今電子系統(tǒng)及設各中頻率源的器件�

原理

直接數(shù)字頻率合成的原理

  工作過程�:

  1, 將存于數(shù)表中的數(shù)字波�,�(jīng)�(shù)模轉換器D/A,形成模擬量波�.

  2, 兩種方法可以改變輸出信號的頻�:

  (1),改變查表尋址的時鐘CLOCK的頻�, 可以改變輸出波形的頻�.

  (2), 改變尋址的步長來改變輸出信號的頻�.DDS即采用此�. 步長即為對數(shù)字波形查表的相位增量.由累加器對相位增量進行累加, 累加器的值作為查表地址.

  3, D/A輸出的階梯形波形,�(jīng)低�(帶�)濾波,成為質量符合需要的模擬波形.

系統(tǒng)的構�

  直接�(shù)字頻率合成主要由標準參考頻率源、相位累加器、波形存儲器、數(shù)/模轉換器、低通平滑濾波器等構�。其中,參考頻率源一般是一個高�(wěn)定度的晶體振蕩器,其輸出信號用于DDS中各部件同步工作。DDS的實質是對相位進行可控等間隔的采樣�

�(yōu)缺點

  �1)輸出頻率相對帶寬較�

  輸出頻率帶寬�50%fs(理論值)。但考慮到低通濾波器的特性和設計難度以及對輸出信號雜散的 抑制,實際的輸出頻率帶寬仍能達到40%fs�

 ?�?)頻率轉換時間短

  DDS是一個開�(huán)系統(tǒng),無任何反饋�(huán)節(jié),這種結構使得DDS的頻率轉換時間極短。事實上,在 DDS的頻率控制字改變之后,需�(jīng)過一個時鐘周期之后按照新的相位增量累加,才能實現(xiàn)頻率的轉 �。因此,頻率時間等于頻率控制字的傳輸,也就是一個時鐘周期的時間。時鐘頻率越高,轉換� 間越�。DDS的頻率轉換時間可達納秒數(shù)量級,比使用其它的頻率合成方法都要短�(shù)個數(shù)量級�

  �3)頻率分辨率極高

  若時鐘fs的頻率不�,DDS的頻率分辨率就是則相位累加器的位�(shù)N決定。只要增加相位累加器� 位數(shù)N即可獲得任意小的頻率分辨�。目�,大多數(shù)DDS的分辨率�1Hz�(shù)量級,許多小�1mHz� 至更��

  �4)相位變化連續(xù)

  改變DDS輸出頻率,實際上改變的每一個時鐘周期的相位增量,相位函�(shù)的曲線是連續(xù)�,只是在 改變頻率的瞬間其頻率�(fā)生了突變,因而保持了信號相位的連續(xù)��

 ?�?)輸出波形的靈活�

  只要在DDS內部加上相應控制如調頻控制FM、調相控制PM和調幅控制AM,即可以方便靈活地實 �(xiàn)調頻、調相和調幅功能,產(chǎn)生FSK、PSK、ASK和MSK等信�。另外,只要在DDS的波形存儲器 存放不同波形�(shù)�(jù),就可以實現(xiàn)各種波形輸出,如三角�、鋸齒波和矩形波甚至是任意的波形。當 DDS的波形存儲器分別存放正弦和余弦函�(shù)表時,既可得到正交的兩路輸出�

  �6)其他優(yōu)�

  由于DDS中幾乎所有部件都屬于�(shù)字電�,易于集�,功耗低� 體積�、重量輕、可靠性高,且易于程控,使用相當靈活,因此性價 比極��

  DDS也有局限�,主要表�(xiàn)在:

  �1)輸出頻帶范圍有�

  由于DDS內部DAC和波形存儲器(ROM)的工作速度� �,使得DDS輸出的頻有限。目前市場上采用CMOS� TTL、ECL工藝制作的DDS工習�,工作頻率一般在幾十 MHz�400MHz左右。采用GaAs工藝的DDS芯片工作� 率可�2GHz左右�

 ?�?)輸出雜散大

  由于DDS采用全數(shù)字結�,不可避免地引入了雜�。其� 源主要有三個:相位累加器相位舍位誤差造成的雜散;� 度量化誤差(由存儲器有限字長引起)造成的雜散和DAC 非理想特性造成的雜��

實現(xiàn)

  1,采用高性能DDS單片電路的解決方�

  2,采用分立IC電路系統(tǒng)實現(xiàn),一般有CPU,RAM,ROM,D/A,CPLD,模擬濾波器等組成

  3,CPLD,FPGA實現(xiàn)

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