DSP中的一种基于DDS的宽带频率合成的设计资源-CSDN文库

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DSP中的一种基于中的一种基于DDS的宽带频率合成的设计的宽带频率合成的设计

摘要：针对高性能DDS芯片AD9858设计宽带频率合成器，分析DDS的工作原理，给出宽带频率合成器的原理框

图和实现过程，并对软件控制流程进行了详细说明，结合理论时系统的相位噪声和杂散性能做了简要分析和计

算，最后获得测试结果验证了基于AD9858宽带频率合成器有较好的相位噪声和杂散，达到了预期的目标。　　

目前频率合成主要有3种方法：直接模拟合成法、锁相环合成法和直接数字合成法。直接模拟合成法利用倍频

（乘法）、分频（除法）、混频（加法与减法）及滤波，从单一或几个参数频率中产生多个所需的频率。该方

法频率转换时间快（小于100 ns），但杂散谱太多，难以抑制。锁相环合成法通过锁相环完成频率的加、减

　　摘要：针对高性能DDS芯片AD9858设计宽带频率合成器，分析DDS的工作原理，给出宽带频率合成器的原理框图和实现

过程，并对软件控制流程进行了详细说明，结合理论时系统的相位噪声和杂散性能做了简要分析和计算，最后获得测试结果验

证了基于AD9858宽带频率合成器有较好的相位噪声和杂散，达到了预期的目标。

　　目前频率合成主要有3种方法：直接模拟合成法、锁相环合成法和直接数字合成法。直接模拟合成法利用倍频（乘法）、

分频（除法）、混频（加法与减法）及滤波，从单一或几个参数频率中产生多个所需的频率。该方法频率转换时间快（小于

100 ns），但杂散谱太多，难以抑制。锁相环合成法通过锁相环完成频率的加、减、乘、除运算。该方法结构简化、便于集

成。且频谱纯度高，目前使用比较广泛，但存在高分辨率和快转换速度之间的矛盾，一般只能用于大步进频率合成技术中。直

接数字合成（DDS）是近年来迅速发展起来的一种新的频率合成方法。它的优点主要是输出频率相对带宽较宽，频率转换时

间短，频率分辨率极高，相位变化连续，输出波形的灵活性，并且DDS中几乎所有部件都属于数字电路，易于集成，功耗

低、体积小、重量轻、可靠性高，且易于程控，使用相当灵活，因此性价比极高。DDS也有局限性，主要表现在：输出频带

范围有限，输出杂散大。

　　1 DDS工作原理工作原理

　　DDS的基本原理是利用采样定理，通过查表法产生波形。DDS的结构有很多种，其基本的电路原理可用图1来表示。

图1 DDS的原理框图

　　相位累加器由N位加法器与N位累加寄存器级联构成。每来一个时钟脉冲fs,加法器将频率控制字k与累加寄存器输出的累

加相位数据相加，把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。累加寄存器将加法器在上一个时钟脉冲作用后所产生的新相

位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字相加。这样，相位累加器在时钟作用

下，不断对频率控制字进行线性相位累加。由此可以看出，相位累加器在每一个时钟脉冲输入时，把频率控制字累加一次，相

位累加器输出的数据就是合成信号的相位，相位累加器的溢出频率就是DDS输出的信号频率。

　　目前DDS芯片有很多，但考虑到杂散的抑制以及频率的精度，所以选用的是AD9858芯片。AD9858的工作频率最高可达1

GHz,由于该芯片在时钟输入端提供有二分频器，因而其外部时钟最高可达2 GHz.AD9858内部集成有10位数模转换器，其频

率分辨率（即频率累加器位数）为32位，可输出高达450 MHz的信号。而其内部集成的可编程快锁充电泵（CP）和150 MHz

的鉴相器（PFD）使其非常适合于高速DDS和锁相环结合应用的场合；同时，它还提供有模拟混频器，可适用DDS、PLL和混

频器相结合的应用场合。此外，AD9858的杂散抑制性能和谐波抑制性能也非常突出。

　　2 电路设计电路设计

　　本方案主要有振荡器、分频模块、AD9858、低通滤波器、环路滤波器、YTO驱动电路组成。利用DDS替代小数分频实现

频率的微步进。

　　2.1 硬件原理硬件原理

　　工作原理框图如图2所示。

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