基于DDS驱动PLL结构的宽带频率合成器设计

频率合成技术

一、频率合成技术简述

频率合成技术起步于上世纪30年代，至今已有七十年的历史。其原理是通过一个或多个参考信号源的线性运算，在某一频段内，产生多个离散频率点。基于此原理制成的频率源称为频率合成器。

频率合成器是现代电子系统的重要组成部分，是决定整个电子系统系统性能的关键设备，不仅在通信、雷达、电子对抗等军事领域，更在广播电视、遥控遥测、仪器仪表等民用领域得到了广泛的应用。随着电子技术在各领域内占有越来越重要的地位，现代雷达和精确制导等高精尖电子系统对频率合成器的各项指标提出了越来越高的要求，推动了频率合成技术的发展。

频率合成器的主要性能指标包括：

(1).输出频率范围，是频率合成器输出的最低频率和最高频率之间的变化范围。一般来说，输出的带宽越高越容易满足系统对于频率源的需求。

(2).频率分辨率，是输出频率两个相邻频率点之间的最小间隔。作为标准信号源的频率合成器，频率分辨率越精细越好。

(3).频率切换时间，是输出频率由一个频率切换到另一个指定的频率的时间，电子对抗时的频率跳变对此有着极高的要求。

(4).频谱纯度，频谱的噪声包括杂散分量和相位噪声两方面，杂散又称为寄生信号，主要由频率合成过程中的非线性失真产生；相位噪声是衡量输出信号相位抖动大小的参数。

(5).频率稳定度，是指在规定的时间间隔内，频率合成器输出频率偏离指定值的数值，由作为参考信号源的时钟和各种随机噪声决定。

(6).调制性能，频率合成器是否具有调幅(AM)、调频(FM)和调相(PM)功能。

初期的频率合成技术采用一组晶体组成的晶体振荡器，输出频率点由晶体个数决定，频率准确度和稳定度由晶体性能决定，频率切换由人工手动完成。随着时间的推移，频率合成技术理论的完善和微电子技术的发展，后来的科学家不断的提出了若干频率合成方法，现代的频率合成技术主要经历了三个阶段：直接模拟频率合成、间接频率合成和直接数字频率合成。

直接模拟频率合成(Direct Frequency Synthesis,DS)技术也是一种早期的频率合成技术，使用一个或几个晶体振荡器作为参考频率源，通过分频、混频和倍频的方法对参考源频率进行加减乘除的运算，然后用滤波器处理杂散频率得到需求的不同频率。优点在于频率转换时间短、相位噪声低，但由于结构复杂造成频率合成器的体积大而笨重，转换过多容易产生杂散分量且难于抑制，功耗大而不稳定，最终成本高昂。采用这种技术的设备已经基本淘汰。

宽带DDS设计与实现

安涛;石远东;郑继刚

【摘 要】介绍了直接数字合成器（DDS）原理。针对传统DDS工作频率低,瞬时带宽窄,杂散大等缺点,讨论了基于现场可编程门阵列（FPGA）的并行处理技术设计宽带DDS,利用高速数/模转换器（DAC）和大规模现场可编程门阵列（FPGA）实现了宽带DDS模块的设计,在宽带干扰机、宽带雷达信号波型产生器设计等领域具有广泛的应用前景。%This paper introduces the principle of direct digital

synthesizer（DDS）,aiming at the disadvantages such as the low operating

frequency,narrow instantaneous bandwidth,large clutter,etc.,discusses to

design wide-band DDS based on the parallel processing technique of field

programmable gate array（FPGA）,uses fast digital/analog converter and

large-scale FPGA to realize the design of wide-band DDS module,which

has expand application foreground in domains such as wide-band

jammer,wide-band radar signal waveform generator design,etc..

【期刊名称】《舰船电子对抗》

【年(卷),期】2012(035)004

【总页数】4页(P105-107,120)

【关键词】宽带直接数字合成器;并行处理;宽带干扰机;宽带雷达信号波型

毕业设计（论文）

DDS信号源设计

学 生：

学 号：

专 业：电子信息工程

班 级：

指导教师：

自动化与电子信息学院

二○一○ 年 六 月

DDS信号源

2 摘 要

本文在分析现有信号发生器的工作原理基础上，根据系统指标合理地采用丁DDS技术，以AD9854芯片为核心，以Atmel公司的单片机芯片AT89S52为主控机，设计了一种结构简单性能优良的信号发生器。使用C51语言进行了相关软件设计和实现。该信号发生器具有输出频率滩确、频率稳定度高、频率分辨率高频率转换速度快、产生调制信号、杂散抑制感好等特点。

关键词: DDS技术, 信号发生器, AD9854, AT89S52

本科毕业设计（论文）

3 Abstract

This article in the analysis existing signal generating device principle of work foundation,

reasonably has used the DDS technology according to the system target, take the AD9854 chip as

the core, by Atmel Corporation's monolithic integrated circuit chip AT89S52primarily controlling

machine, has designed one kind of structure simple performance fine signal generating device. Used

关于DDS技术的高精度频率综合器

频率源是雷达、通信、电子对抗与电子系统实现高性能指标的关键，很多现代电子设备和系统的功能都直接依赖于所用频率源的性能，因此频率源被人们喻为众多电子系统的"心脏"。而当今高性能的频率源均通过频率合成技术来实现。传统的频率合成器有直接频率合成器和锁相环两种。直接频率合成方法具有频率转换时间短、近载频相位噪声性能好等优点，但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节，导致直接频率合成器结构复杂、体积庞大、成本高，而且容易产生过多的杂散分量，难以达到较高的频谱纯度。锁相环式频率合成器具有很好的窄带跟踪特性，可以很好地选择所需频率的信号，抑制杂散分量，并且避免了大量的滤波器，有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是1个惰性环节，锁定时间较长，故频率转换时间较长。除此之外，由模拟方法合成的正弦波的参数，如幅度、频率和相位都很难控制。

一：直接数字式频率合成（DirectDigitalFrequencySynthesis，简称DDS或DDFS）是近年来发展起来的1种新的频率合成技术。它将先进的数字处理理论与方法引入信号合成领域，标志着第三代频率合成技术的出现。其主要优点是相对带宽很宽、频率转换时间极短（可小于20ns）、频率分辨率很高（典型值为0.001Hz）、全数字化结构便于集成、输出相位连续、频率、相位和幅度均可实现程控。因此，能够与计算机紧密结合在一起，充分发挥软件的作用。DDS技术的实现完全是高速数字电路D/A变换器集合的产物。由于集成电路速度的限制，目前DDS的上限频率还不能做得很高。但GaAs（砷化镓）材料在集成电路中的应用，使得DDS上限频率不够高的缺陷正在不断地被克服。作为应用，现在已有DDS产品用于接收机本振、信号发生器、通信系统、雷达系统等，特别是跳频通信系统。

在上世纪中期对于传统的模拟电路而言这几乎是很难实现的，因为三者之间存在无法克服的矛盾。但是到上世纪末本世纪初，随着数字电路的发展，直接数字频率合成技术（Direct