基于DDS技術的雜散分析及抑制方法

2.1 相位截斷引入的雜散

在DDS中，一般相位累加器的位數N大于ROM的尋址位數P，因此累加器的輸出尋址

其N一P個低位就必須舍掉，這樣就不可避免地產生相位誤差，稱為相位截斷誤差，表現在輸出頻譜上就是雜散分量。因為 DDS輸出信號通常是正弦信號，因此它的相位截斷具有明顯的周期性。這相當于周期性的引入一個截斷誤差，最終影響就是輸出信號帶有一定的諧波分量。相位截斷并不是每個輸出點都產生雜散。它們的大小取決于三個因素：累加器的位數N，尋址位數P，頻率控制字FCW。雜散分量分布在基頻兩邊，是DDS雜散的主要來源。

2.2 幅度量化引入的雜散

由于DDS內部波形存儲器中存儲的正弦幅度值是用二進制表示的，對于越過存儲器字長的正弦幅度值必須進行量化處理，這樣就引人了量化誤差。幅度量化主要有兩種方式，即舍入量化和截尾量化，實際中DDS多采用舍入量化方式。一般地，幅度量化引人的雜散水平低于相位截斷和 DAC非理想轉換特性所引起的雜散水平。

2.3 DAC轉換引入的雜散

DAC轉換帶來的雜散主要包括DAC非線性帶來的雜散和DAC毛刺引起的雜散。由于DAC非線性的存在，使得查找表所得的幅度序列從DAC的輸入到輸出要經過一個非線性的過程，加之DDS是一個采樣系統(tǒng)，產生的諧波分量會以采樣頻率為周期搬移。另外，DAC的有限分辨位數，D/A轉換過程中的瞬間毛刺，時鐘泄露，轉換速率受限等，也會在數模轉換中產生了大量雜散頻率分量。

3 改善DDS雜散的方法

全數字結構給DDS帶來輸出帶寬和雜散的不足。目前，降低DDS輸出雜散的方法主要有以下幾種：

3.1 采用抖動注入技術

由前面的分析可知,相位截斷誤差給輸出信號引入了周期性的雜散,因此設法破壞雜散的周期性及其與信號的相關性,可以有效地抑制相位截斷帶來的誤差。抖動注入技術是基于打破相位截斷誤差周期性的原理工作的，采用抖動注入后的雜散抑制可達到與增加2bit相位尋址相同的效果。抖動注入采用加入滿足一定統(tǒng)計特性的擾動信號來打破誤差信號序列周期性，將具有較大幅度的單根雜散信號譜線的功率在較寬的頻率范圍內進行平均來改善總的信號頻譜質量。根據抖動注入的位置不同，可有頻率控制字加擾、R0M尋址加擾、幅度加擾，根據抖動注入的誤差對象不同，由相位截斷誤差加擾和幅度量化誤差加擾。C．E．Wheatly提出了一種針對相位截斷誤差的抖動注入方法，在每次累加器溢出時，產生一個隨機整數加到累加器上，使相位累加器的溢出隨機性的提前，從而打破周期性，抑制了雜散，但增加了背景噪聲。

3.2 ROM幅度表壓縮

DDS是通過查表將相位轉換為幅度值，如果能夠將幅度表進行壓縮就相當于增加了R0M數據尋址位數，DDS輸出頻譜將進一步得到改善。各國學者對此進行了研究并提出了各種壓縮算法，利用三角函數的恒等變換，將一個大的R0M分成幾個小R0M，通過邏輯控制電路實現對sin 的近似。還可以利用弦信號的波形具有四分之一對稱性，R0M表中只需存儲[0，丌／2]的波形，在電路中利用相位的最高位控制輸出波形的符號，次高位控制 R0M表的尋址，對相位和幅度進行適當的翻轉便可得到整周期波形，R0M表壓縮比4：1。在成功壓縮了R0M表的同時也帶來了一些缺點，如邏輯控制電路復雜、實時性下降等。

3.3 PLL+DDS法

如前所述，DDS技術具有頻率分辨率高，頻率捷變速度快，變頻相位連續(xù)等優(yōu)點，但帶寬和雜波抑制較差，而PLL頻率合成技術具有寬帶、高頻率、頻譜質量好，對雜散抑制較強等優(yōu)點，但其頻率捷變速度較慢。所以，在一些信號捷變速度、帶寬，頻譜質量要求相對折中的電路中，結合PLL頻率合成技術與DDS 技術的結合，將是一種解決DDS雜散的理想解決方案。