基于DDS技術的高頻正弦波發生器的設計
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正弦信號應用極為廣泛，通常作為標準信號，用于電子學性能實驗及參數測量，故要求正弦波信號發生器輸出波形具有較高的精度、穩定度及低失真度。產生正弦信號的方法很多，可以采用函數發生器 MAX038或 ICL8038集成芯片外接分立元件來實現，通過調節外接電容或電阻來設置輸出信號頻率。但輸出信號受外部分立器件參數影響很大，且輸出信號頻率不能太高，同時無法實現頻率步進調節。另外，采用FPGA+D/A可實現正弦信號發生器的設計，同時可實現頻率步進調節，但當輸出高頻信號時，需要高速D/A來配合工作。
本文采用直接數字合成（DDS）技術，采用專用集成芯片 AD9834作為正弦波產生模塊，由 C8051F020作為控制器來完成整個系統的設計。實驗結果顯示：輸出信號頻率在 1 KHz 至15 MHz，且無明顯失真，輸出信號頻率實現 100Hz、1KHz、10KHz三級步進調節；在 50歐姆電阻負載情況下，輸出電壓峰峰值在 2.35V至 10.45V之間；同時可實現模擬調幅信號（AM）、模擬調頻信號（ FM）、二進制幅移鍵控信號（ ASK）、二進制頻移鍵控信號（ FSK）及二進制相移鍵控信號（PSK）的輸出； AM信號的調制度以 10%步進調節； FM信號最大頻偏為 5KHz/10KHz可選。
2 系統設計
系統總體框圖如圖 1所示。系統選取集成混合信號 C8051F020單片機作為主控制器，通過鍵盤與顯示控制芯片 7279來接收功能選擇、參數設置等信息，并將輸出信號頻率等信息實時送往數碼管顯示。同時，控制器將讀取的按鍵信息轉換成控制命令通過串行接口送給 AD9834，由 AD9834產生正弦信號、 ASK、PSK、FSK及 FM信號。而 AM信號的產生則由輸出的正弦信號與 1KHz的帶偏置正弦信號相乘來實現，通過調節直流分量來調節 AM信號調制度。
2.1 正弦信號發生模塊
直接數字合成（DDS）技術具有輸出信號精度高、變頻速度快、輸出信號連續、控制方便及性價比高等諸多優點，因而適用于高頻、高精度正弦信號發生器的設計。本系統選取AD9834，其工作原理示意圖如圖 2所示。它由頻率字寄存器、相位字寄存器、相位累加器、加法器、正弦 ROM表及DAC組成。在控制時鐘信號作用下，累加器將與輸出信號頻率對應的頻率字進行累加，然后與相位字相加以形成最終相位信息。正弦 ROM表則將相位信息轉化為幅值信息，然后由 DAC生成正弦信號 。
輸出信號頻率精度主要由基準頻率精度決定。為增大 AD9834輸出信號幅值，采用高頻運放 AD811進行信號放大。但考慮到輸出信號幅值隨頻率增大而減小的不足，系統采用數控電位計 X9C102來實現可變增益放大，即依據輸出信號頻率的不同來改變數控電位計的值，以改變增益[8]。可變增益放大器原理示意圖如圖 3所示。
圖中：R1為數控電位計 X9C102的等效電阻值。
2.2 PSK、FSK、ASK信號的產生
AD9834有兩個相位字寄存器 PHASE0、PHASE1，可通過片外引腳 PSELECT或片內控制寄存器相關位來選擇 PHASE0或 PHASE1中的值作為輸出信號的初始相位字。據此，向 PHASE0和 PHASE1分別寫入 0和 π所對應的數值（ 000H和 800H），由控制器 C8051F020產生 10kbps的二進制基帶序列接到端口 PSELECT上，輸出端便可得到二進制 PSK信號。
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