DDS技術(shù)概述
DDS(DirectDigitalSynthesizer)即直接數(shù)字式頻率合成 ,它是一種新型的頻率合成技術(shù) ,它的出現(xiàn)引發(fā)了頻率合成領(lǐng)域的一次革命.隨著數(shù)字信號(hào)處理和數(shù)字集成技術(shù)的發(fā)展以及各種新型器件的不斷涌現(xiàn) ,直接數(shù)字式頻率合成技術(shù)在近幾年得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用 ,它已被視為頻率合成技術(shù)的發(fā)展方向 ,成為各
國頻率合成領(lǐng)域的研究重點(diǎn).
DDS技術(shù)將數(shù)字信號(hào)處理理論應(yīng)用于頻率合成領(lǐng)域 ,從相位的概念出發(fā)進(jìn)行頻率合成 ,其機(jī)理在根本上有別于傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù).圖 2為DDS的基本實(shí)現(xiàn)原理結(jié)構(gòu)圖.
在上圖中 ,fc 是參考時(shí)鐘頻率 ,K是頻率控制字 ,fo 是輸出頻率.參考標(biāo)準(zhǔn)頻率源是一個(gè)高穩(wěn)定度的晶體振蕩器 ,用來同步合成器的各個(gè)組成部分 ;相位累加器可以看作是加法器與輸出寄存器的功能合成 ,它把頻率控制字變?yōu)橄辔辉隽?,從而可以控制輸出信號(hào)的頻率 ;模數(shù)轉(zhuǎn)換器用來完成數(shù)字信號(hào)與模擬信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換 ;低通濾波器用來獲取“純凈”的輸出頻率.
經(jīng)分析不難得知 ,DDS中輸出頻率與輸入頻率之間的關(guān)系為 :
fo=K·fc/ 2 N.根據(jù)頻率控制字的不同 ,輸出頻率的取值范圍是 :
fc/ 2 Nfc/ 2 .由Nyquist采樣定理可知 ,fomax≤ fc/ 2 ,但由于實(shí)際中受到LPF的限制 ,一般 :fomax≈ 0 .4fc.與傳統(tǒng)的頻率合成技術(shù)相比較 ,DDS具有以下優(yōu)點(diǎn) :
·頻率穩(wěn)定度高 ,DDS的頻率穩(wěn)定度和標(biāo)準(zhǔn)時(shí)鐘頻率源是同一量級(jí) ;
·頻率轉(zhuǎn)換速度快 ,其轉(zhuǎn)換速度主要由數(shù)字集成電路的開關(guān)時(shí)間和輸出濾波器 (LPF)的響應(yīng)時(shí)間決定 ,可達(dá)到 1 0 -6 甚至 1 0 -9秒 ;
·輸出相對帶寬寬 ,頻率分辨率高 ,頻率分辨率由相位累加器位數(shù)和時(shí)鐘頻率決定 ,增加相位累加器的位數(shù)可以獲得任意小的變頻步進(jìn) ,當(dāng)前已有 0 .0 0 1Hz的芯片出現(xiàn) ;
·輸出相位連續(xù) ,可輸出的頻率點(diǎn)多 ,若相位累加器的位數(shù)為N ,則可輸出的頻率點(diǎn)為 2 N -1 個(gè) ;
·輸出的相位噪聲低 ,DDS對參考頻率源的相位噪聲有改善作用 ,它的輸出相位噪聲一般要比時(shí)鐘的相位噪聲低 ;
·開環(huán)系統(tǒng)及無反饋環(huán)節(jié)的全數(shù)字結(jié)構(gòu)使其具有易集成、功耗低、體積小等特點(diǎn).
但是由于DDS的全數(shù)字機(jī)理所決定 ,它的輸出頻譜中含有豐富的雜散分量以及輸出帶寬受限 ,因而頻譜純度一直是人們關(guān)心的問題.有關(guān)如何降低DDS雜散的論文與研究現(xiàn)已有許多 ,在此就不另敘述了.