直接數(shù)字頻率合成器在通信調(diào)制器中的應(yīng)用

1、直接數(shù)字頻率合成器在通信調(diào)制器中的應(yīng)用直接數(shù)字頻率合成器在通信調(diào)制器中的應(yīng)用鄒濤，張翠，田新廣，張爾揚(yáng)（國(guó)防科技大學(xué)電子工程學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙410073）1引言頻率源是雷達(dá)、通信、電子對(duì)抗與電子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高性能指標(biāo)的關(guān)鍵，很多現(xiàn)代電子設(shè)備和系統(tǒng)的功能都直接依賴(lài)于所用頻率源的性能，因此頻率源被人們喻為眾多電子系統(tǒng)的“心臟”。而當(dāng)今高性能的頻率源均通過(guò)頻率合成技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。傳統(tǒng)的頻率合成器有直接頻率合成器和鎖相環(huán)兩種。直接頻率合成方法具有頻率轉(zhuǎn)換

2、時(shí)間短、近載頻相位噪聲性能好等優(yōu)點(diǎn)，但由于采用大量的倍頻、分頻、混頻和濾波環(huán)節(jié)，導(dǎo)致直接頻率合成器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大、成本高，而且容易產(chǎn)生過(guò)多的雜散分量，難以達(dá)到較高的頻譜純度。鎖相環(huán)式頻率合成器具有很好的窄帶跟蹤特性，可以很好地選擇所需頻率的信號(hào)，抑制雜散分量，并且避免了大量的濾波器，有利于集成化和小型化。但由于鎖相環(huán)本身是1個(gè)惰性環(huán)節(jié)，鎖定時(shí)間較長(zhǎng)，故頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)。除此之外，由模擬方法合成的正弦波的參數(shù)，如幅度、頻率和相位都很難

3、控制。直接數(shù)字式頻率合成（DirectDigitalFrequencySynthesis，簡(jiǎn)稱(chēng)DDS或DDFS）是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的1種新的頻率合成技術(shù)。它將先進(jìn)的數(shù)字處理理論與方法引入信號(hào)合成領(lǐng)域，標(biāo)志著第三代頻率合成技術(shù)的出現(xiàn)。其主要優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)帶寬很寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間極短（可小于20ns）、頻率分辨率很高（典型值為0.001Hz）、全數(shù)字化結(jié)構(gòu)便于集成、輸出相位連續(xù)、頻率、相位和幅度均可實(shí)現(xiàn)程控。因此，能夠與計(jì)算機(jī)緊密結(jié)合在一起，充分發(fā)

4、揮軟件的作用。DDS技術(shù)的實(shí)現(xiàn)完全是高速數(shù)字電路DA變換器集合的產(chǎn)物。由于集成電路速度的限制，目前DDS的上限頻率還不能做得很高。但GaAs（砷化鎵）材料在集成電路中的應(yīng)用，使得DDS上限頻率不夠高的缺陷正在不斷地被克服。作為應(yīng)用，現(xiàn)在已有DDS產(chǎn)品用于接收機(jī)本振、信號(hào)發(fā)生器、通信系統(tǒng)、雷達(dá)系統(tǒng)等，特別是跳頻通信系統(tǒng)。2DDS的工作原理當(dāng)K=1時(shí)，即是上述原理分析中的情況，輸出合成波形的取值依次為x(1)x(2)…x(100)x(1)x

5、(2)…x(100)…，所以fO=KfC100=fC100；當(dāng)K=2時(shí)，輸出合成波形的取值依次為x(1)x(3)…x(99)x(1)x(3)…x(99)…，所以fO=KfC100=2fC100。對(duì)于計(jì)數(shù)容量為2N的相位累加器和具有M個(gè)相位取樣的正弦波波形存儲(chǔ)器，若頻率控制字為K，則DDS系統(tǒng)輸出信號(hào)的頻率為fO=fCK2N，而頻率分辨率為Δf=fOmin=fC2N。2.2相位－幅值轉(zhuǎn)換用相位累加器輸出的數(shù)據(jù)作為取樣地址，對(duì)正弦波波形存儲(chǔ)

6、器進(jìn)行相位－幅值轉(zhuǎn)換，即可在給定的時(shí)間上確定輸出的波形幅值。2.3數(shù)模轉(zhuǎn)換及低通濾波器DAC將數(shù)字量形式的波形幅值轉(zhuǎn)換成所要求合成頻率的模擬量形式信號(hào)，低通濾波器用于濾除不需要的取樣分量，以便輸出頻譜純凈的正弦波信號(hào)。按照Nyquist準(zhǔn)則，最高輸出頻率可達(dá)0.5fC。但考慮到實(shí)際低通濾波器性能的限制，實(shí)際最高輸出頻率一般取為40％fC。3特點(diǎn)及性能分析由工作原理可知，DDS具有相對(duì)帶寬很寬，頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間極短（可小于20ns），頻率分辨