高性能数字频率合成器的设计与实现

yjtj30xe

摘要：通过对直接数字频率合成技术的研究，采用单片机ＡＴ８９Ｓ５１控制ＤＤＳ芯片ＡＤ９８５４设计
6 e% R" Z' l: Z5 _+ g% y+ H出一种高性能直接数字频率合成器。该数字频率合成器采用并行通信的方式传输控制字，通过改
变控制字来改变输出频率，得到所需频率的正弦波。软件上采用菜单式、全部键盘控制方式。用
. G' f2 k$ U% J, q４×４矩阵键盘控制，进行功能选择以及设置频率、幅度和相位控制字。界面显示用带中文字库
" b8 ~3 r0 t' J2 _7 Q/ }的液晶ＴＳ－１２８６４显示，实现了良好的人机交互，系统操作使用方便。用单片机控制ＤＤＳ数字
芯片实现的数字频率合成器，有着比模拟频率合成器更好的抗干扰性、频率分辨率和频谱纯度，
同时有着更小的体积。系统经测试得到所需频率的正弦波，数字频率合成器设计成功
& g/ z2 Z% d0 p( T在通信、雷达和导航系统中，需要在一个很宽
& |& H# C" D% s* g9 E; K5 {# N的频率范围内以快捷的速度提供大量高精度、高稳
+ W" A6 _& r4 e2 a定度的频率信号。锁相环频率合成技术发展较快，
应用也很广泛，但其频率转换速度不快、分辨率
. o4 @: b/ p3 \/ e+ ^低、电路和微机控制复杂［１］。直接数字频率合成器
的基本优点是在微处理器的控制下，能够准确而快
: P. _# L$ Q3 |/ c* Z2 v# H捷地调节输出信号的频率、相位和幅度。此外，
ＤＤＳ具有频率和相位分辨率高、频率切换速度快、
0 W* B4 J. U: o- }( C- `# h) z; t易于智能控制等突出特点。这些特点使新出现的
/ I. F6 A, I: D! R) o) R* `$ B+ qＤＤＳ及其与锁相环技术组合技术已经成为频率合
& ]: z, Q1 b; R0 T/ Z成技术的理想解决方案之一。
近十几年来，ＡＤ和Ｑｕａｌｃｏｍｍ等几家公司根
据这些改进技术推出了一系列性能优良的ＤＤＳ专
! [1 h7 C8 H" [! Z用集成电路。其工作频率可达１ＧＨｚ，频率分辨率
可到ＭＨｚ，排除ＤＡＣ的限制，杂散指标可达
－７０ｄＢｃ以下。其应用领域也不再限于频率合成，
5 [9 j7 W3 W: Q9 M; ]/ v有的可专门用于产生ＬＦＭ信号［２］。
' p- [. E7 ^. g3 u0 y- L. `随着集成电路工艺的不断改善，这些产品的功
能也愈来愈强大。现在不仅在一个芯片上能够集成
ＤＤＳ所需要的全部功能，例如频率和相位累加器、
, `4 u5 U( u  Y+ r' a* C/ h相位到幅度变换电路和数模转换器（ＤＡＣ）等，
而且也具备了一些诸如相移键控（ＰＳＫ）和正交幅
& o5 x2 d8 ^. O0 y9 o6 R( u度调制（ＱＡＭ）等能力［３］。
( S. G0 u" u: D& s1 f6 m2 q# ?１　系统模型的设计
# o8 m7 @* |0 Z1 R3 u全数字频率合成技术不用振荡元件和锁相环，
, w- }3 }4 \( B5 s: l3 |而是用一连串数据流经过数模转换器产生出一个预
先设定的模拟信号。它将先进的数字信号处理理论
4 T8 T1 l+ v3 l, Q' {/ w与方法引入信号合成领域，实现了合成信号的频率
' |  M7 I3 [: j转换速度与频率准确度之间的统一。它具有相位变
换连续、频率转换速度快、频率分辨率极高、相位
噪声低、频率稳定度高（取决于所用的参考晶振的
稳定度）、集成度高、易于控制等多种优点，使
ＤＤＳ技术得到了飞速的发展，各种专用和通用的
! i9 u, d& L: ?8 x# `6 l! e! eＤＤＳ芯片也相继上市。
该系统的总体设计方案分为信号产生、电平转
  d( g6 |$ Y- g% q换控制与人机交互三大部分。其中信号产生模块可
产生１００Ｈｚ～５ＭＨｚ正弦信号；单片机控制模块
控制着整个系统的正常运行；人机交互模块包括输
入和显示部分。系统框图如图１所示。

附件下载：

游客，如果您要查看本帖隐藏内容请回复

4 ^5 K" f8 ~2 F


' X' d2 F8 T. F0 N! w& ]: B; ~

埋头拉线ing

ＤＤＳ芯片ＡＤ９８５４是一种高性能直接数字频率合成器