• 　　直接數(shù)字頻率合成是一種新的頻率合成技術(shù)和信號(hào)產(chǎn)生的方法，具有超高速的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、極高的頻率分辨率分辨率和較低的相位噪聲，在頻率改變與調(diào)頻時(shí)，DDS能夠保持相位的連續(xù)，因此很容易實(shí)現(xiàn)頻率、相位和幅度調(diào)制。此外，DDS技術(shù)大部分是基于數(shù)字電路技術(shù)的，具有可編程控制的突出優(yōu)點(diǎn)。因此，這種信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，很多廠家已經(jīng)生產(chǎn)出了DDS專(zhuān)用芯片，這種器件成為當(dāng)今電子系統(tǒng)及設(shè)各中頻率源的首選器件。

直接數(shù)字頻率合成的原理

• 

  　　工作過(guò)程為:

  　　1, 將存于數(shù)表中的數(shù)字波形,經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器

  
  D/A,形成模擬量波形.

  　　2, 兩種方法可以改變輸出信號(hào)的頻率:

  　　(1),改變查表尋址的時(shí)鐘CLOCK的頻率, 可以改變輸出波形的頻率.

  　　(2), 改變尋址的步長(zhǎng)來(lái)改變輸出信號(hào)的頻率.DDS即采用此法. 步長(zhǎng)即為對(duì)數(shù)字波形查表的相位增量.由累加器對(duì)相位增量進(jìn)行累加, 累加器的值作為查表地址.

  　　3, D/A輸出的階梯形波形,經(jīng)低通(帶通)濾波,成為質(zhì)量符合需要的模擬波形.

直接數(shù)字頻率合成系統(tǒng)的構(gòu)成

• 　　直接數(shù)字頻率合成主要由標(biāo)準(zhǔn)參考頻率源、相位累加器、波形存儲(chǔ)器、數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、低通平滑濾波器等構(gòu)成。其中，參考頻率源一般是一個(gè)高穩(wěn)定度的晶體振蕩器，其輸出信號(hào)用于DDS中各部件同步工作。DDS的實(shí)質(zhì)是對(duì)相位進(jìn)行可控等間隔的采樣。

直接數(shù)字頻率合成的優(yōu)缺點(diǎn)

• 　　（1）輸出頻率相對(duì)帶寬較寬

  　　輸出頻率帶寬為50%fs（理論值）。但考慮到低通濾波器的特性和設(shè)計(jì)難度以及對(duì)輸出信號(hào)雜散的 抑制，實(shí)際的輸出頻率帶寬仍能達(dá)到40%fs。

  　?。?）頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短

  　　DDS是一個(gè)開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，無(wú)任何反饋環(huán)節(jié)，這種結(jié)構(gòu)使得DDS的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間極短。事實(shí)上，在 DDS的頻率控制字改變之后，需經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)鐘周期之后按照新的相位增量累加，才能實(shí)現(xiàn)頻率的轉(zhuǎn) 換。因此，頻率時(shí)間等于頻率控制字的傳輸，也就是一個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間。時(shí)鐘頻率越高，轉(zhuǎn)換時(shí) 間越短。DDS的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間可達(dá)納秒數(shù)量級(jí)，比使用其它的頻率合成方法都要短數(shù)個(gè)數(shù)量級(jí)。

  　　（3）頻率分辨率極高

  　　若時(shí)鐘fs的頻率不變，DDS的頻率分辨率就是則相位累加器的位數(shù)N決定。只要增加相位累加器的 位數(shù)N即可獲得任意小的頻率分辨率。目前，大多數(shù)DDS的分辨率在1Hz數(shù)量級(jí)，許多小于1mHz甚 至更小。

  　　（4）相位變化連續(xù)

  　　改變DDS輸出頻率，實(shí)際上改變的每一個(gè)時(shí)鐘周期的相位增量，相位函數(shù)的曲線是連續(xù)的，只是在 改變頻率的瞬間其頻率發(fā)生了突變，因而保持了信號(hào)相位的連續(xù)性。

  　?。?）輸出波形的靈活性

  　　只要在DDS內(nèi)部加上相應(yīng)控制如調(diào)頻控制FM、調(diào)相控制PM和調(diào)幅控制AM，即可以方便靈活地實(shí) 現(xiàn)調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅功能，產(chǎn)生FSK、PSK、ASK和MSK等信號(hào)。另外，只要在DDS的波形存儲(chǔ)器 存放不同波形數(shù)據(jù)，就可以實(shí)現(xiàn)各種波形輸出，如三角波、鋸齒波和矩形波甚至是任意的波形。當(dāng) DDS的波形存儲(chǔ)器分別存放正弦和余弦函數(shù)表時(shí)，既可得到正交的兩路輸出。

  　　（6）其他優(yōu)點(diǎn)

  　　由于DDS中幾乎所有部件都屬于數(shù)字電路，易于集成，功耗低、 體積小、重量輕、可靠性高，且易于程控，使用相當(dāng)靈活，因此性?xún)r(jià) 比極高。

  　　DDS也有局限性，主要表現(xiàn)在：

  　　（1）輸出頻帶范圍有限

  　　由于DDS內(nèi)部DAC和波形存儲(chǔ)器（ROM）的工作速度限 制，使得DDS輸出的最高頻有限。目前市場(chǎng)上采用CMOS、 TTL、ECL工藝制作的DDS工習(xí)片，工作頻率一般在幾十 MHz至400MHz左右。采用GaAs工藝的DDS芯片工作頻 率可達(dá)2GHz左右。

  　?。?）輸出雜散大

  　　由于DDS采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，不可避免地引入了雜散。其來(lái) 源主要有三個(gè)：相位累加器相位舍位誤差造成的雜散；幅 度量化誤差（由存儲(chǔ)器有限字長(zhǎng)引起）造成的雜散和DAC 非理想特性造成的雜散。

直接數(shù)字頻率合成的實(shí)現(xiàn)

• 　　1,采用高性能DDS單片電路的解決方案

  　　2,采用分立IC電路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),一般有CPU,RAM,ROM,D/A,CPLD,模擬濾波器等組成

  　　3,CPLD,FPGA實(shí)現(xiàn)