基于AD9951射頻正弦波信號發生器的設計

1 引言
現代通信技術、雷達技術、電子測量以及一些光電應用領域都要求高精度、高穩定度、高分辨率的射頻正弦波信號。有別于傳統的模擬射頻振蕩器方式，直接數字頻率合成器DDS(Direct Digital Synthesizer)有著顯著的優點：頻率穩定度高、頻率精度高、易于控制。

2 系統工作原理
直接數字合成技術(DDS)是一種有別于傳統模擬正弦信號發生技術的全新數字控制技術，其基本原理如圖1所示。

正弦波信號y=sinωt是一個非線性函數。要直接合成一個正弦波信號，首先應將函數y=sinx進行數字量化，然后以x為地址，以y為量化數據，依次存人波形存儲器。DDS使用相位累加技術控制波形存儲器的地址，在每一個基準時鐘周期，都把一個相位增量加到相位累加器的當前結果。相位累加器的輸出即為波形存儲器的地址，根據相位累加器輸出的地址，由波形存儲器取出波形量化數據，經D／A轉換器轉換成模擬電流，再經運算放大器轉換成模擬電壓，通過改變相位增量即可改變DDS的輸出頻率值。
采用直接數字合成技術(DDS)設計的信號發生器與傳統信號源相比具有以下優點：
(1)頻率穩定度高其頻率穩定度取決于所使用的參考頻率源的穩定度，常見晶振的穩定度可達幾個ppm量級；
(2)頻率精度高目前常見的DDS器件的頻率分辨率可達32位；
(3)易于控制直接通過數字接口就可以對頻率、幅度、相位等進行控制。
射頻正弦波發生器系統的工作原理是基于DDS的信號產生方式，通過低通濾波器和放大器提高射頻信號的頻率特性和驅動能力，通過控制器和一些外圍配套器件完成對DDS器件的接口控制。