基于AD9951射頻正弦波信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)

1 引言
現(xiàn)代通信技術(shù)、雷達(dá)技術(shù)、電子測量以及一些光電應(yīng)用領(lǐng)域都要求高精度、高穩(wěn)定度、高分辨率的射頻正弦波信號(hào)。有別于傳統(tǒng)的模擬射頻振蕩器方式，直接數(shù)字頻率合成器DDS(Direct Digital Synthesizer)有著顯著的優(yōu)點(diǎn)：頻率穩(wěn)定度高、頻率精度高、易于控制。

2 系統(tǒng)工作原理
直接數(shù)字合成技術(shù)(DDS)是一種有別于傳統(tǒng)模擬正弦信號(hào)發(fā)生技術(shù)的全新數(shù)字控制技術(shù)，其基本原理如圖1所示。

正弦波信號(hào)y=sinωt是一個(gè)非線性函數(shù)。要直接合成一個(gè)正弦波信號(hào)，首先應(yīng)將函數(shù)y=sinx進(jìn)行數(shù)字量化，然后以x為地址，以y為量化數(shù)據(jù)，依次存人波形存儲(chǔ)器。DDS使用相位累加技術(shù)控制波形存儲(chǔ)器的地址，在每一個(gè)基準(zhǔn)時(shí)鐘周期，都把一個(gè)相位增量加到相位累加器的當(dāng)前結(jié)果。相位累加器的輸出即為波形存儲(chǔ)器的地址，根據(jù)相位累加器輸出的地址，由波形存儲(chǔ)器取出波形量化數(shù)據(jù)，經(jīng)D／A轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬電流，再經(jīng)運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)換成模擬電壓，通過改變相位增量即可改變DDS的輸出頻率值。
采用直接數(shù)字合成技術(shù)(DDS)設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器與傳統(tǒng)信號(hào)源相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
(1)頻率穩(wěn)定度高其頻率穩(wěn)定度取決于所使用的參考頻率源的穩(wěn)定度，常見晶振的穩(wěn)定度可達(dá)幾個(gè)ppm量級(jí)；
(2)頻率精度高目前常見的DDS器件的頻率分辨率可達(dá)32位；
(3)易于控制直接通過數(shù)字接口就可以對(duì)頻率、幅度、相位等進(jìn)行控制。
射頻正弦波發(fā)生器系統(tǒng)的工作原理是基于DDS的信號(hào)產(chǎn)生方式，通過低通濾波器和放大器提高射頻信號(hào)的頻率特性和驅(qū)動(dòng)能力，通過控制器和一些外圍配套器件完成對(duì)DDS器件的接口控制。