基于dds技术通信信号产生技术地研究

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1、电子科技大学硕士学位论文直接模拟频率合成技术是一种早期的频率合成技术，它用一个或几个参考频率源经谐波发生器变成一系列谐波，再经混频、分频、倍频和滤波等处理产生大量的离散频率，这种方法的优点是频率转换时间短、相位噪声低，但由于采用大量的混频、分频、倍频和滤波等途径，使频率合成器的体积大、成本高、结构复杂、容易产生杂散分量且难于抑制。间接频率合成技术又称锁相式频率合成【2⋯，它是利用锁相技术实现频率的加、减、乘、除。其优点是由于锁相环路相当于一个窄带跟踪滤波器，因此能很好地选择所需频率的信号，抑制杂散分量，且避免了大量使用滤波器，十分有利于集成化和小

2、型化。此外，一个设计良好的压控振荡器具有高的短期频率稳定性，而标准频率源具有高的长期频率稳定度，锁相式频率合成器把这二者结合在一起，使其合成信号的长期稳定度和短期度都很高。但锁相式频率合成器的缺点是频率转换时间较长，单环频率合成器的频率间隔不可能做得很小。直接数字频率合成(DDS—DigitalDirectFrequencySynthesis)技术是一种新的频率合成方法，是频率合成技术的一次革命，JOSEPHTIERNEY等3人于1971年提出了直接数字频率合成的思想，但由于受当时微电子技术和数字信号处理技术的限制，DDS技术没有受到足够重视，随

3、着电子工程领域的实际需要以及数字集成电路和微电子技术的发展，DDS技术日益显露出它的优越性。DDS频率合成器主要由相位累加器、波形ROM、D／A转换器和低通滤波器组成【29】。在系统时钟一定的情况下，输出频率取决于输入相位累加器的频率控制字。DDS频率合成器具有以下特点：(1)频率分辨率高，输出频点多，可达2”个频点(假设DDS相位累加器的字长是N)；(2)频率切换速度快，可达“s量级；(3)频率切换时相位连续；(4)可以输出带宽正交信号；(5)输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；(6)可以产生任意波形：(7)全数字化实现，便于集成

4、，体积小，重量轻。1．3直接数字频率合成技术的现状由于DDS的自身特点决定了它存在以下两个比较明显的缺点：一是输出信号的杂散比较大，二是输出信号的带宽受到限制。DDS输出杂散比较大这是由于信号合成过程中的相位截断误差、D／A转换器的截断误差和D／A转换器的非线性造成的。随着技术的发展这些问题正在逐步得到解决。如通过增加波形ROM的长度减小相位截断误差，通过增加波形ROM的字长和D／A转换器的精度减小D／A量第一章引言化误差。比较新的DDS芯片中普遍都采用了12bit的D／A转换器。国内外学者在对DDS输出的频谱做了大量的分析以后，总结出了误差的频

5、域分布规律建立了误差模型，在分析DDS频谱特性的基础上又提出了一些降低杂散功率的方法，可以通过采样的方法降低带内误差功率，可以用随机抖动法提高无杂散动态范围(在D／A转换器的低位上加干扰打破DDS输出的周期性，从而把周期性的杂散分量打散使之均匀化)。为了进一步提高DDS的输出频率，产生了很多DDS与其他技术结合的频率合成方法。如当输出信号是高频窄带信号的时候可以用混频滤波的方法扩展DDS的输出，也可以利用DDS的频谱特性来产生高频信号，如输出它较高的镜像频率。DDS和PLL相结合的方法也是一种有效的方法。这种方法兼顾了两者的优点，既有较高的频率分

6、辨率，又有较高的频谱纯度。DDS和PLL相结合一般有两种实现方法：DDS激励PLL的锁相倍频方式和PLL内插DDS方式。白80年代以来各国都在研制DDS产品，随着基础电路制造工艺的逐步提高，通过采用先进的工艺和低功耗的设计，DDS的工作速度已经有了很大的提高并广泛的应用于各个领域。其中以AD公司的产品比较有代表性。如AD7008、AD9850、AD9851、AD9954、AD9858等，其系统时钟频率从30MHz到1GHz不等。这些芯片还具有调制功能，如AD7008可以产生正交调制信号，AD9852也可以产生FSK、PSK、线性调频以及幅度调制的

7、信号。芯片内部采用了优化设计，大多采用了流水技术，提高了相位累加器的工作频率，进一步提高了DDS芯片的输出频率。通过运用流水技术在保证相位累加器工作频率的前提下，相位累加器的字长可以设计的更长，如AD9852的相位累加器达到了48位。同时为了抑制杂散，这些芯片大多采用了随机抖动法提高无杂散动态范围。运用DDS技术生产的DDS任意波形信号发生器是较新的一类信号源并已经广泛投入使用。它不仅能产生传统函数信号器能产生的正弦波、方波、三角波、锯齿波，还可以产生任意编辑的波形。由于DDS的自身特点，还可以很容易的产生一些数字调制信号，如FSK、PSK等，一

8、些高端的信号发生器甚至可以产生通信信号。同时输出波形的频率分辨率、频率精度等指标也有很大的提高。除了在仪器中的应用外，DDS在通信系统和