基于STM32的雙路信號源及配置平臺設(shè)計(jì)

　　隨著在雷達(dá)探測、儀表測量、化學(xué)分析等領(lǐng)域研究的不斷深入，不僅要求定性的完成目標(biāo)檢測，更加需要往高精度、高分辨率成像的方向發(fā)展。一方面，產(chǎn)生頻率、 幅度靈活可控，尤其是低相位噪聲、低雜散的頻率源對許多儀器設(shè)備起著關(guān)鍵作用。另一方面，電子元器件實(shí)際性能參數(shù)并非理想以及來存在自外部內(nèi)部的干擾，大 量的誤差因素會嚴(yán)重影響系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。雙路參數(shù)可調(diào)的信號源可有效地對系統(tǒng)誤差、信號通道間不平衡進(jìn)行較調(diào)，并且可以產(chǎn)生嚴(yán)格正交或相關(guān)的信號，這在弱信 號檢測中發(fā)揮重要作用。為此本文采用雙通道DDS方法，以STM32為控制器，完成了一種高分辨率靈活可調(diào)的雙路信號源電路設(shè)計(jì)。

　　1 DDS原理及系統(tǒng)方案

　　1.1 DDS工作原理

　　直接數(shù)字頻率合成(DDS)是一種以一個固定頻率的精確時鐘源為參考，使用數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理模塊產(chǎn)生頻率和相位可調(diào)的輸出信號的技術(shù)。本質(zhì)上，DDS內(nèi)部結(jié)構(gòu)是 通過可編程的二進(jìn)制控制字所設(shè)置的尺度因子對參考時鐘進(jìn)行“分頻”?？刂谱滞ǔ?4-48位長，使DDS實(shí)現(xiàn)卓越的輸出頻率分辨率。直接數(shù)字頻率合成器 可以通過精密參考時鐘，地址計(jì)數(shù)器，可編程的只讀存儲器(PROM)和一個D/A轉(zhuǎn)換器來實(shí)現(xiàn)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　圖1 DDS基本結(jié)構(gòu)

　　通 過在數(shù)字信號鏈路上引入相位累加功能，使這種架構(gòu)成為一個數(shù)控振蕩器，同時也是高度靈活DDS器件的核心。如圖2所示，在正弦查找表之前用N-bit可變 模的計(jì)數(shù)器和相位寄存器來替換地址計(jì)數(shù)器，形成一種具有“相位輪”的DDS結(jié)構(gòu)，“相位輪”上的每一點(diǎn)與恰好與正弦波周期波形上的每一點(diǎn)對應(yīng)。

　　圖2 可變頻DDS結(jié)構(gòu)與數(shù)字相位輪

　　DDS的輸出頻率為：

　　其中，fout為輸出頻率，M為二進(jìn)制控制字，fc為參考時鐘源，N為相位累加器的位寬(決定頻率分辨率)。

　　DDS發(fā)展趨勢是功能集成，在單芯片上增加數(shù)模模塊實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。這些模塊主要有：

　　1)可編程的輸入時鐘倍頻模塊。

　　2)可編程幅度，相位控制模塊。

　　3)多波形產(chǎn)生控制模塊。

　　4)各種調(diào)制及掃描模塊。