DDS技术在超高速跳频频率合成器中的应用.pdf

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1、DDS技术在超高速跳频频率合成器中的应用范勋(电子科技大学，成都610054)摘要：本文对DDS基本原理进行了简要介绍，利用信号分析的方法对DDS理想输出进行了频谱分析。提出了一种由DDS和倍频链构成的适用于超高速跳频的频率合成器设计方案，较好地解决了在保证频率高速切换条件下如何达到超高速跳频频率合成器输出频谱纯度要求的技术难点，并给出了采用该方案的具体实验结果。’关键词：直接数字频率合成，倍频器链，杂散抑制，带通滤波器1前言合成器需要解决的主要问题之一。直接数字频率合成技术(DDS)在上世纪七十年代提出后，随着器件水平的提高发展十分迅速。

2、与传统的直接频率合成(DS)、锁相环间接频率合成(PLL)相比，具有频率切换时间极短、频率分辨率高、相位连续和相噪低等优势。因此，基于DDs技术的频率合成器在高速跳频系统中得到广泛的应用，在充分发挥DDS高速频率切换同时如何进一步提高频率合成器输出频谱纯度，是此类频率频制FM2DDS基本原理及分析2．1DDS基本原理直接数字频率合成是基于奈奎斯特抽样定理和数字波形合成原理，而发展起来的一种数字化的频率合成技术。一个完整的DDS内部结构由位频率控制寄存器、模2N加相位累加器、正弦“相位一幅度”转换表ROM存贮器及数模转换器DAC等几部分组成。

3、如图1D]所示：PMAM图lDDS数学模型在频率更新时钟．届上升沿时，频率控制ROM寻址，输出S位的正弦波的幅度值，形字K锁存于N位的频率调节字寄存器内。成数字化的正弦波。数字化正弦波通过在系统时钟尼的每一个时钟脉冲到来时，控DAC后，输出模拟的阶梯化的正弦波。阶梯制字K与相位累加器内容进行模2N加，得到波经过低通滤波器平滑后，生成模拟正弦波。N位正弦波相位值。再将N位的相位码截去从上面的工作过程看出，经过采样和量低B位，用高M位(M=N—B)作为地址对化的正弦波幅度值，在频率控制字K和系统·193·时钟矗的共同控制下，复原输出频率工的正弦

4、波，它们之间满足下列关系：工=参扣输出频率最小频率分辨率：‰=刍二sin2n船2．2理想的DDS频谱分析在忽略相位舍位误差、幅度量化误差、DAC有限分辨率和非线性特性以及时钟串扰等情况下，理想的DDS的DAC输出信号等效模型[2]可以看作：频率为加的正弦波被周期为死冲击脉冲串抽样后，通过冲击响应为门函数的线性系统。——’一X《t)∑6(t-rTc)图2理想DDS等效模型时域理想DDS输出x(t)为[3]：从上式看出，理想DDC的DAC输出信号频一、-，、。。，．1，、谱有“下特点：x(¨=，；X．。sino,ot3(t—r瓦)*Pm(t—i

5、I疋)厢～3t．w篙I誉蔷出的离散谱线对I称的分布在A-Pr=一∞-■Il-～慨i卅ml罂副1晋；昔X’聊hm-’rr佣其中：★表示卷积运算，其中系统时钟n倍频的两侧，即位于嗽±‰(n：啪一扣={三。甏≯吣匕篡出离散黻幅度黼取样频域理想DDS输出X(t)频谱分布为‘31：函数sa(x)的包络滚降特性x(∞)：一打妻＆(是手监)exp(j垃子盗)艿·当COo

6、94·缓l缓●。。一NyquistBandwidth缓l缓＼．厂sin(x)／xEnvelope缓l缓‘々。．。．'缓l缓、，厂1、、缓l缓＼／7‘Ⅵ一Ⅳ．缓l缓V．缓l缓；励i殇缓。。盏≮}妻{。毛翼w砘曼520』fi毛00曼680。‰墨墨脚so十一oqTl=一盘llI《rBll∞一∞2．3影响DDs频率合成技术应用的问题直接数字频率合成具有高分辨率、超高速的频率捷变速率、低相噪的优点，为超高速频率合成器的实现提供可能。由于DDS技术以下的固有局限，从而带来输出频率低和杂散输出丰富的弱点。影响DDS主要技术性能的主要因素：·输出频率低依据

7、采样定理，DDS输出频率低于系统时钟五的1／2，实际应用中一般只能达到40％fc。因受到DDS器件的速度限制，DDS输出频率上限有待提高。·相位舍位误差N位相位累加器使DDS具有其它频率合成器无法具备的频率分辨率，但是ROM无法实现2N个地址单元的容量，因此截断相位码的低B位。相位舍位误差是DDS输出频谱的主要杂散源。·幅度量化误差正弦幅度值无法用有限的S位ROM存储，在查询ROM“相位一幅度”转换表时，必然引入幅度量化误差。·DAC有限分辨率和非线性特性，给输出频率带来很强的离散杂散。·时钟串扰也可给DDS增加新的杂散因此，如何提高DDS

8、输出频率，以及有效抑制DDS在波形合成过程中引入了相位舍位误差、幅度量化误差以及DAC的非线性失真带来大量杂散，是基于DDS技术的频率合成器设计需要克服的技术难点。3超高速频率合