L波段直接數字式快跳頻率合成器設計

摘要：介紹了DDS技術，并且設計出一種基于DDS芯片的快跳頻率合成器，它具有工作頻率高、頻率切換速度快、相位噪聲低等特點，有較高的實用價值。
關鍵詞：直接數字合成；AD9912；頻率合成器

隨著高速大規模集成電路和微電子技術的發展，近年出現了新的頻率合成方法——直接數字式頻率合成(DDS)。本文主要采用DDS芯片
AD9912設計出一種L波段快跳頻率合成器。具有工作頻率高、頻率切換速度快和相位噪聲低等特點。

1 系統設計
1．1 DDS工作原理
DDS主要包括相位累加器、波形存儲器、數模轉換器、低通濾波器、和參考時鐘五部分。在參考時鐘的控制下，相位累加器對頻率控制字K進行線形累加，得到相位碼φ(n)對波形存儲器進行尋址，使之輸出相應的幅度碼，經高速D／A轉換器得到相對應的階悌波，最后經低通濾波器得到連所需頻率的續變化的波形。DDS工作原理框圖如圖1所示。

1．2 DDS性能特點
由于DDS采用不同于傳統頻率合成方法的全數字結構，和傳統頻率合成技術相比具有以下優點。
(1)極短的頻率轉換時間，可達納秒量級。
DDS是一個開環系統，無任何反饋環節。其頻率轉換時間主要由頻率控制字改變時間和各器件頻率響應時間所決定，時鐘頻率越高，頻率控制字改變時間越短。
(2)頻率分辨率高，可達微赫茲量級。DDS輸出頻率的分辨率和頻點數隨相位累加器的位數的增長而呈指數增長，分辨率高達μHz。
(3)DDS相位連續。DDS在改變頻率時只需改變頻率控制字(即累加器累加步長)，而不需改變原有的累加值，故改變頻率時相位是連續的。
(4)相位噪聲小。DDS的相位噪聲主要取決于參考源的相位噪聲。
(5)其他優點。DDS中幾乎所有部件都屬于數字電路，易于集成、功耗低、體積小、重最輕、可靠性高，易于程控，使用靈活。
但DDS也存在一些局限性，主要表現在：
(1)直接輸出頻帶范圍有限。
(2)雜散抑制差。

2 頻率合成方案的選擇與性能分析
需要設計的L波段跳頻頻率合成器是應用于通信系統中的跳頻源，它為通信系統提供了其需要的不斷變化的頻率。這種按照某一特定方式不斷跳變的頻率，使通信系統具有較強的抗干擾性為了適應信號傳輸并有效地抑制干擾，要求工作頻帶較寬、跳頻速度較高、工作頻點較多。目前基于DDS技術的方案主要有以下幾種：
2．1 DDS+PLL頻率合成的方案
DDS具有極高的分辨率，極快的頻率轉換速度，但輸出頻率不是很高。因此現在人們往往把DDS與PLL組合在一起應用，既利用DDS極高的頻率分辨率來改善頻率的步進間隔，也利用PLL進行倍頻輸出高頻率。方案原理框圖如圖2所示。