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基于DDS的短波射频频率源设计与实现


/ 2015-04-13

按照相位累加器的输出,能够获得合成fout频次所对应的相位消息,相位幅度器能够把累加器输出的数字相位消息变换成响应的幅度值。这个数值以二进制的形式被送入DAC进行数模转换。此相位到幅度的转换通过查表操作完成。

对于正弦波而言,虽然幅度不是线性的,但其相位倒是线性变化的,这恰是DDS可以或许合成正弦波的根本。DDS按照频次调理字的位数N,把0~360的相位变化平均分成2N等份。假设系统参考时钟为fs;输出频次为fout.在每个时钟周期转过一个角度360/2N,则能够发生一个频次为fs/2N的正弦波的相位增量。因而,只需选择得当的频次调理字M,使得fout/fs=M/2N,就能够获得所需的输出频次fout.

从相位幅度转换器获得的二进制数字信号被送入数/模(D/A)转换器中,变换成模仿信号输出。此处D/A变换器的位数对输出频次的分辩率并没有影响。输出频次的分辩率由频次调理字的位数决定。

设想中采用低发抖、低杂散的间接数字频次合成器DDS作为短波射频通信系统的本振源。整个短波射频系统的道理框图如图2所示。

2.1外部环滤波器设想

(1)相位累加器。

图2短波射频系统的道理框图

引见了间接数字频次合成(DDS)的布局和道理,并将DDS手艺使用于短波射频通信频次源中。实现了一种基于单片机+DDS可编程低噪声频次源,输出信号范畴46.5~75 MHz.尝试成果表白,该频次源具有频次分辩率高、相位噪声低等长处,满足短波射频通信系统对频次源的设想要求。

图1典型的DDS道理框图

外部环滤波能够将DAC输出的杂波和镜像频谱滤掉,能够滑润输出波。

由式(1)能够获得DDS的最小频次分辩率为

(3)D/A数模变换器。

典型的DDS道理框图如图1所示。它次要包罗:相位累加器,相位-幅度变换器,数/模变换器和低通滤波器。

2系统设想

从式(3)能够看出,在固定输出频次的前提下,尽量提高采样时钟速度能够提高输出频次的相位噪声机能。在设想中,为达到最佳的机能,放弃了内部PLL环,而采用外部高机能PLL输出的1GHz采样时钟。

间接频次合成器DDS素质上是一种高分辩率的数字分频器。通过频次调理字来分频系统时钟,以输出所需的频次。DDS有两个光鲜明显特点:(1)DDS工作在数字域,其输出频次、相位和幅度能够在数字处置器的节制下,切确而快速地变换;(2)其频次分辩率次要取决于频次调理字的位数,能够达到极高的频次分辩率。

1 DDS根基工作道理

(2)相位幅度器。

AD9912内部集成了采样时钟倍频器,即锁相环(PLL)。在利用PLL的环境下,采样时钟源中的任何噪声或杂散城市在PLL的环带宽以20lo gx关系被放大,x是频次放大的倍数。因为输入时钟的杂散在输出的相位噪声会跟着输出频次分歧而改变,在采样时钟不异的环境下,输出两个分歧频次时的相位噪声关系为

本文援用地址:频次源是现代短波射频通信系统的焦点,对整个系统的一般运转起着决定性的感化。作为射频电与系统的焦点设备,频次源的黑白关系着整个系统的不变性。此刻的频次合成手艺正朝着波杂散和相位噪声更低的标的目的成长,同时还要求有更宽的频带和更高的频次分辩率。间接数字频次合成(DDS)恰是在这种需求布景下成长起来的,它具有极细小的频次调谐和相位分辩能力。融合了模仿和数字手艺的DDS是发生高质量、高频谱纯度、宽频带频次的抱负方式。文中基于ADI公司的AD9912芯片提出一个间接频次合成方案,输出频次范畴为46.5~75MHz.

设想采用ADI公司的高端产物AD9912.它最高支撑1 GHz的采样时钟,而且内置了一个14 bit的D/A变换器,支撑48 bit的频次调理字,最高频次分辩率为4Hz.AD9912的凸起特点是具有能编程的辅助间接数字频次合成器通道,能够降低输出频谱中谐波杂散的品级,改良了DDS固有的杂散和噪声大的错误谬误。

本设想中采用MSP430F2012单片机作为AD9912频次输出的节制器。在启动DDS芯片前,起首要配相信号IO_UPDATE、PWRDOWN、HOLDOVER及S1~S4时钟使能信号,使AD9912一般工作。DDS上电启动后,单片机通过SDO、CSB、SCLK向AD9912写入频次调理字,输出HSTL电平的时钟信号。信号经选择和电平转换后,颠末输出驱动器输出。

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