基于DDS的短波射頻頻率源設(shè)計(jì)方案解析

　介紹了直接數(shù)字頻率合成（DDS）的結(jié)構(gòu)和原理，并將DDS技術(shù)應(yīng)用于短波射頻通信頻率源中。實(shí)現(xiàn)了一種基于單片機(jī)+DDS可編程低噪聲頻率源，輸出信號(hào)范圍46.5~75 MHz.實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該頻率源具有頻率分辨率高、相位噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，滿足短波射頻通信系統(tǒng)對(duì)頻率源的設(shè)計(jì)要求。
　　頻率源是現(xiàn)代短波射頻通信系統(tǒng)的核心，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行起著決定性的作用。作為射頻電路與系統(tǒng)的核心設(shè)備，頻率源的好壞關(guān)系著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性?，F(xiàn)在的頻率合成技術(shù)正朝著雜散和相位噪聲更低的方向發(fā)展，同時(shí)還要求有更寬的頻帶和更高的頻率分辨率。直接數(shù)字頻率合成（DDS）正是在這種需求背景下發(fā)展起來(lái)的，它具有極微小的頻率調(diào)諧和相位分辨能力。融合了模擬和數(shù)字技術(shù)的DDS是產(chǎn)生高質(zhì)量、高頻譜純度、寬頻帶頻率的理想方法。文中基于ADI公司的AD9912芯片提出一個(gè)直接頻率合成方案，輸出頻率范圍為46.5~75MHz.
　　1 DDS基本工作原理
　　直接頻率合成器DDS本質(zhì)上是一種高分辨率的數(shù)字分頻器。通過(guò)頻率調(diào)節(jié)字來(lái)分頻系統(tǒng)時(shí)鐘，以輸出所需的頻率。DDS有兩個(gè)顯著特點(diǎn)：（1）DDS工作在數(shù)字域，其輸出頻率、相位和幅度可以在數(shù)字處理器的控制下，精確而快速地變換；（2）其頻率分辨率主要取決于頻率調(diào)節(jié)字的位數(shù)，可以達(dá)到極高的頻率分辨率。
　　典型的DDS原理框圖如圖1所示。它主要包括：相位累加器，相位-幅度變換器，數(shù)/模變換器和低通濾波器。
　　
　　圖1典型的DDS原理框圖
　　（1）相位累加器。
　　對(duì)于正弦波而言，雖然幅度不是線性的，但其相位卻是線性變化的，這正是DDS能夠合成正弦波的基礎(chǔ)。DDS根據(jù)頻率調(diào)節(jié)字的位數(shù)N，把0°~360°的相位變化平均分成2N等份。假設(shè)系統(tǒng)參考時(shí)鐘為fs；輸出頻率為fout.在每個(gè)時(shí)鐘周期轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度360°/2N，則可以產(chǎn)生一個(gè)頻率為fs/2N的正弦波的相位增量。因此，只需選擇恰當(dāng)?shù)念l率調(diào)節(jié)字M，使得fout/fs=M/2N，就可以得到所需的輸出頻率fout.