基于DDS的多通道信號源設計

摘要：為滿足航空電子、雷達設備和通信系統等領域相對低相位噪聲、穩定工作、高分辨率、快頻率轉換以及低功耗的通用信號源的需求，提出了一種采用高性能控制器C8051F020控制AD9959頻率合成芯片的設計方法和軟件設計流程，最終實現了單頻點12 MHz，48 MHz和帶寬30 MHz的線性調頻3路信號輸出，并對測試結果進行了分析。測試結果表明，此方案設計的信號源具有頻譜純，相噪低，轉換時間快等特點，可滿足實際系統的需要。
關鍵詞：直接數字頻率合成；AD9959；線性調頻信號；C8051F020單片機

0 引言
頻率合成器是現代電子系統的重要組成部分，是決定電子系統性能的關鍵設備之一。低相位噪聲、高頻譜純度、高捷變速率和高頻率分辨率的頻率合成器已經成為頻率合成技術發展的主要趨勢。直接數字頻率合成(DDS)技術是從相位概念出發直接合成所需波形的一種頻率合成技術，它的主要特點包括使用方便靈活，具有變頻范圍廣，頻率步進小，幅度和頻率精度高，調諧方便，體積小，重量輕以及易于集成等優點，在當今電子系統中得到了廣泛應用。
本文通過C8051F020單片機實現對AD9959頻率合成芯片的連接控制，結合少量外圍電路即構成一個完整的低噪聲、低功耗、高穩定度、高可靠性的頻率合成器。本信號源的直接頻率合成器將通過對單片機C8051F020的標準SPI端口編程控制AD9959芯片的寄存器，從而實現單頻點12MHz，48MHz和帶寬30MHz的線性調頻3路相參信號輸出。

1 系統方案設計與功能單元介紹
1．1 系統方案設計
本設計的主控芯片采用了新華龍公司的C8051F020單片機，信號產生芯片采用美國ADI公司的具有4路通道的DDS芯片AD9959，電源部分采用能提供5 V和3．3 V的穩壓開關電源。系統的設計框圖如圖1所示。

1．2 AD9959芯片
AD9959是美國ADI公司最新推出的一款四通道、低功耗、高速直接數字頻率合成器，采樣頻率高達500 MSPS。該芯片內部集成了4個DDS內核，可對4個內部同步輸出通道進行獨立編程。通過1個公用系統時鐘在芯片內部同步其獨立的通道，每個通道的功率小于165 mW。可以實現最多16級的頻率、相位和幅度調制(FSK，PSK，ASK)。通過應用數據到配置管腳可控制調制水平。另外，也可以工作在線性掃頻、掃相或掃幅模式。應用到雷達和測量儀器中，還可以對由于模擬處理(例如濾波、放大)或者PCB布線失配而產生外部信號通道的不均衡進行有效的校正。