基于數(shù)字頻率合成DDS的正弦信號發(fā)生器設(shè)計(jì)

1、基于數(shù)字頻率合成dds的正弦信號發(fā)生器設(shè)計(jì)挺直數(shù)字頻率合成dds(direct digital syndaesis)是實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，廣泛應(yīng)用于電信與儀器領(lǐng)域dds通常是在或內(nèi)設(shè)置規(guī)律實(shí)現(xiàn)的，但因?yàn)閐ds輸出受到da轉(zhuǎn)換器的速率及da轉(zhuǎn)換后iv轉(zhuǎn)換中運(yùn)放的帶寬增益和響應(yīng)時光的限制，cpld和fpga內(nèi)部實(shí)現(xiàn)計(jì)劃在高頻段信號幅值已不穩(wěn)定。因此，這里介紹一種基于dds器件ad9851的設(shè)計(jì)計(jì)劃。2 ad9851簡介ad9851是公司采納先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的具有高集成度的挺直數(shù)字頻率合成器。該器件頻帶寬、頻率與相位均可控，內(nèi)部頻率累加器和相位累加器互相自立，32位調(diào)頻字使得其在180 mhz的系

2、統(tǒng)時鐘下輸出頻率可達(dá)004 hz的高辨別率。設(shè)相位累加器的位數(shù)為n，相位控制字的值為fk，頻率控制字的位數(shù)為m，頻率控制字的值為fm，內(nèi)部工作時鐘為fc，終于合成信號的頻率f相位和分離為：f=fmfc/2n，=2fn/2mad9851的最高工作時鐘為180 mhz，實(shí)際電路中，外部晶體的頻率為25 mhz，由經(jīng)內(nèi)部集成的6倍頻器和高速得到150 mhz的時鐘信號，這樣可減小高頻輻射，提高系統(tǒng)的電磁兼容能力。ad9851內(nèi)部集成高速dds和10 bit高速ad轉(zhuǎn)換器，故無需da轉(zhuǎn)換和iv，轉(zhuǎn)換等簡單影響dds輸出的單元。3 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)計(jì)劃圖1為系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖。為了產(chǎn)生調(diào)制信號，需要在fpga內(nèi)部

3、實(shí)現(xiàn)低頻段的dds模塊以產(chǎn)生正弦波(模擬調(diào)制am和fm)和二進(jìn)制基帶碼(數(shù)字調(diào)制askfskpsk)。因?yàn)閍d9851輸出的正弦信號存在諧波，因此需加一個無源濾波。因?yàn)闊o源濾波的衰減特性，為使信號源的終于輸出信號幅值穩(wěn)定，系統(tǒng)需加一級agc電路。pga程控采納7611作為基準(zhǔn)控制輸出信號的幅度。am電路采納模擬乘法器ad835構(gòu)成，ask調(diào)制較容易，挺直用dds產(chǎn)生的二進(jìn)制基帶序列控制模擬開關(guān)，從而控制ad9851信號的輸出。最后由多路挑選器和opa690功放電路控制輸出。4 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)41 ad9851電路模塊和控制規(guī)律因?yàn)閍d9851工作頻率較高，簡單引入較大噪聲，因此需要注重電源與

4、地線的銜接，以減小噪聲。為避開高頻干擾，用制板實(shí)現(xiàn)ad9851及其外圍。其電路2所示。頻率控制字和相位控制字寫入時序有并行和串行兩種方式，這可用pfga內(nèi)部狀態(tài)機(jī)實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)設(shè)置的fm調(diào)制分為兩級最大頻偏：5 khz和10 khz，而psk調(diào)制信號由轉(zhuǎn)變相位控制字實(shí)現(xiàn)?？刂谱旨袄碚撝涤?jì)算如下：低頻段dds波表輸出數(shù)據(jù)為14位(214=16 384)。psk控制字在dds波表輸出值大于16 3842=8 192時，轉(zhuǎn)變相位180°。因?yàn)閍d9851相位控制字為高5位，故若轉(zhuǎn)變180°則轉(zhuǎn)變相位控制字8h90。ad9851的最高輸出150 mhz對應(yīng)頻率控制字32hffffff

5、ff(十六進(jìn)制)，故1 hz對應(yīng)28633 1(十進(jìn)制)。其調(diào)制方式挑選和參數(shù)設(shè)置部分的代碼如下：42 無源濾波器濾波器普通分為有源和無源濾波器。有源濾波器因?yàn)槭苓\(yùn)放帶寬的限制，難以滿足系統(tǒng)頻帶內(nèi)濾波要求，故采納無源濾波器中的橢圓函數(shù)濾波器。用歸一化圖表設(shè)計(jì)橢圓，3所示。因?yàn)闊o源濾波電路對阻抗匹配要求比較嚴(yán)格，為此設(shè)計(jì)了特地的阻抗匹配部分。輸入阻抗匹配采納同相放大器實(shí)現(xiàn)隔離。放大倍數(shù)通過電位器rp1調(diào)整，放大倍數(shù)太低會影響濾波效果，太高又會影響帶寬，實(shí)際為4倍左右。輸出阻抗匹配采納反相放大器，由于反相放大器的輸入阻抗就等于r4，易于實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)圖4為系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程?？刂奇I盤和實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，包括提醒信息顯示、功能挑選、參數(shù)輸入等，使得人機(jī)界面友好，操作容易。6 結(jié)束語正弦信號發(fā)生器的信號輸出范圍達(dá)100 hzlo mhz，頻率穩(wěn)定度優(yōu)于10-4