基于AD9951射頻正弦波信號發生器的設計

3 系統硬件設計
該系統硬件設計主要包括直接數字合成器(DDS)、低通濾波器、增益可調放大器、控制器和電源。該系統結構框如圖2所示。

3．1 直接數字合成正弦波發生器
根據系統設計指標，選用DDS器件AD9951，其內部時鐘可達400 MHz，頻率調節字為32位，14 bit的D／A轉換器輸出，具有較低的相位噪聲和較高的動態范同，內部包含鎖相環電路可實現×4～×20的倍頻功能，通過SPI接口可以實現控制字和頻率調整字的寫入，實時調節信號頻率和幅度。
3．2 低通濾波器
根據DDS的工作原理，直接產生的D／A轉換器輸出信號必然包括所要求的頻率和其鏡像頻率以及諧波頻率等，因此在輸出端必須采用低通濾波器進行濾波，根據Nyquist原理，通常只有器件工作時鐘頻率一半以內帶寬的頻率不受鏡像頻率的影響。
濾波器主要分為有源濾波器和無源濾波器。有源濾波器由于受放大器帶寬和增益的限制，主要用于低頻濾波器設計中：高頻濾波器則主要使用無源濾波器。無源濾波器主要分為巴特沃斯濾波器、切比雪夫濾波器和橢圓濾波器，圖3對三者進行比較，由于橢圓濾波器在過渡區具有快得多的衰減速率，因此在該設計中選擇橢圓濾波器。

根據系統指標要求，在DDS器件后加入170 MHz橢圓低通濾波器，經GENESYS軟件仿真，結果如圖4所示。

3．3 數字增益可調放大器
采用數字控制增益、寬波段放大器MAX2055。器件內部由阻抗匹配網絡、數控衰減器和放大單元組成。其頻率范嗣為30～300 MHz，-3～20 dB增益可調，并適用于50 Ω網絡。通過B0～B4數字控制信號即可實現增益可調。