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DDS短波信號發(fā)生器
2013-03-04
系統(tǒng)工作原理：
給整個(gè)系統(tǒng)上電后,單片機(jī)啟動DDS、對LCD進(jìn)行初始化，預(yù)置完畢后向單片機(jī)發(fā)出一應(yīng)答.接著單片機(jī)讀取存儲芯片中作為系統(tǒng)緩存器的數(shù)據(jù)，送到LCD顯示，把LCD顯示的內(nèi)容轉(zhuǎn)換為DDS的頻率數(shù)據(jù)，然后送給已經(jīng)啟動DDS芯片，輸出相應(yīng)的頻率。然后進(jìn)入鍵盤掃描程序，判斷鍵盤按下，如有效鍵按下單片機(jī)則執(zhí)行送顯示等。然后返回鍵盤掃描程序處于等候狀態(tài)。
在頻率合成（FS, Frequency Synthesis）領(lǐng)域中，常用的頻率合成技術(shù)有模擬鎖相環(huán)、數(shù)字鎖相環(huán)、小數(shù)分頻鎖相環(huán)（fractional-N PLL Synthesis）等，直接數(shù)字合成(Direct Digital Synthesis－DDS)是近年來新的FS技術(shù)。單片集成的DDS產(chǎn)品是一種可代替鎖相環(huán)的快速頻率合成器件。DDS是產(chǎn)生高精度、快速變換頻率、輸出波形失真小的優(yōu)先選用技術(shù)。DDS以穩(wěn)定度高的參考時(shí)鐘為參考源，通過精密的相位累加器和數(shù)字信號處理，通過高速D/A變換器產(chǎn)生所需的數(shù)字波形（通常是正弦波形），這個(gè)數(shù)字波經(jīng)過一個(gè)模擬濾波器后，得到最終的模擬信號波形。如圖2所示，通過高速DAC產(chǎn)生數(shù)字正弦數(shù)字波形，通過帶通濾波器后得到一個(gè)對應(yīng)的模擬正弦波信號，最后該模擬正弦波與一門限進(jìn)行比較得到方波時(shí)鐘信號。
?。模模邮且粋€(gè)開環(huán)系統(tǒng)，無任何反饋環(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，頻率轉(zhuǎn)換的時(shí)間等于頻率控制字的傳輸時(shí)間，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，比使用其它的頻率合成方法都要短數(shù)個(gè)數(shù)量級。 ?
（３）頻率分辨率極高
若時(shí)鐘ｆs的頻率不變，ＤＤＳ的頻率分辨率就由相位累加器的位數(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，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，因而保持了信號相位的連續(xù)性。
（５）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。另外，只要在ＤＤＳ的波形存儲器存放不同波形數(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，因此性價(jià)比極高。
采用DDS的AD9851
本系統(tǒng)采用了美國模擬器件公司采用先進(jìn)DDS直接數(shù)字頻率合成技術(shù)生產(chǎn)的高集成度產(chǎn)品AD9851芯片。AD9851是在AD9850的基礎(chǔ)上，做了一些改進(jìn)以后生成的具有新功能的DDS芯片。AD9851相對于AD9850的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只是多了一個(gè)6倍參考時(shí)鐘倍乘器，當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘為180MHz時(shí)，在參考時(shí)鐘輸入端，只需輸入30MHz的參考時(shí)鐘即可。如圖4（AD9851內(nèi)部結(jié)構(gòu)）所示，AD9851是由數(shù)據(jù)輸入寄存器、頻率/相位寄存器、具有6倍參考時(shí)鐘倍乘器的DDS芯片、10位的模/數(shù)轉(zhuǎn)換器、內(nèi)部高速比較器這幾個(gè)部分組成。其中具有6倍參考時(shí)鐘倍乘器的DDS芯片是由32位相位累加器、正弦函數(shù)功能查找表、D/A變換器以及低通濾波器集成到一起。這個(gè)高速DDS芯片時(shí)鐘頻率可達(dá)180MHz， 輸出頻率可達(dá)70 MHz，分辨率為0.04Hz。來源：示波器 http://www.91zenqing.cn/
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