DDS频率合成的具体原理!

DDS频率合成的具体原理!

频率合成器是现代电子系统的重要组成部分,在通信、雷达、电子对抗、导航、广播电视、遥测遥控、仪器仪表等许多领域中被广泛应用.例如,在雷达设备中,他为发射机的调制器提供载频信号,也为接收机的混频器提供本振信号；在测试仪器中,他可单独作为标准信号源.随着电子技术的不断发展,各类电子系统对频率合成器的要求越来越高,对相位噪声、频率转换时间、频率分辨力、相对工作带宽、体积及功耗等多种指标提出了更高的要求.所以在研制频率合成源时,应根据具体应用和要求选择适当的方案,以满足系统设计指标要求.直接频率合成（DDS）技术因有突出的特点,如输出波形灵活且相位连续（这是其最大优势）、频率稳定度高、输出频率分辨率高、频率转换速度快、输出相位噪声低、集成度高、功耗低、体积小等,使其在频率合成源技术中被广泛应用,但DDS合成频率比较低且输出频谱杂散较大,又限制了其应用.PLL则具有频带宽、工作频率高、频谱质量好等优点,但其不足之处为频率分辨率、频率建立时间等方面远不如DDS.如果把两者结合起来,取长补短,可以获得更高的频率分辨率,更快的信号建立时间,低相噪和宽输出频率范围等性能. 1实现原理
本频率合成源要求输出频率可控,线性调频频率范围为1.8~2.2 GHz,且调频带宽可以改变：50 MHz,100 MHz,200 MHz和400 MHz 4档,调频周期相应为1 ms,2 ms,4ms,8 ms,相位噪声优于-95 dBc/Hz(@1 kHz).本着经济实用的原则,选择了8031单片机控制AD9854 DDS芯片激励PE3236 PLL芯片来输出合成信号,原理框图如图1所示.
系统把要求的频率控制字存贮在只读存贮器ROM中,通过拨位开关控制8031选择给DDS 9854灌输频率控制字,使9854产生低频线性调频信号（300 MHz参考时钟是与单片机10 MHz时钟相参的）,经无源低通滤波器LPF1平滑后送到鉴相器PE3236,鉴相器把DDS送来的低频线性调频信号和要求系统最终输出的线性调频信号经80分频后进行比相,得到误差电压,再经经典的二阶有源低通滤波器LPF2滤除高次谐波送给压控振荡器VCO,VCO输出系统要求的线性调频信号. 2硬件设计注意事项
由于DDS+PLL是一项成熟的技术,所以在硬件的实现中,各个关键芯片的性能特点在许多文章和器件资料中都有介绍,本设计中软件的设置比较简单,这里不做介绍.把硬件设计过程中的注意事项作为重点,确保信号纯度好、相位噪声低.
AD9854芯片是AD公司生产的性能很好的直接数字频率合成芯片.与传统的芯片相比,不但具有一般芯片所具有的相位累加器,正弦值存储表,还在相位累加器前加了一级频率累加器,后面集成了数模转换器,可提供正交的I/Q两路输出.在频率累加器的作用下产生线性增加的瞬时频率,经相位累加器输出信号的二次瞬时相位,以此相位值寻址正弦值存储表,得到与相位对应的幅度量比值,再经数模转换得到连续的阶梯波,经设计的滤波器滤除其中的高频分量,将得到的信号送到PE3236倍频电路.