數字頻率合成精解:用DDS器件產生高質量波形
完美時鐘源的邊沿將以精確的時間間隔發生,而該間隔永遠都不會變化。當然,這是不可能的;即使最好的振蕩器也是由不理想的元件構成,具有噪聲等缺陷。優質的低相位噪聲晶體振蕩器的抖動為皮秒級,而且是從數百萬個時鐘邊沿累積起來的。導致抖動的因素有熱噪聲、振蕩器電路不穩定以及電源、接地和輸出連接等帶來的外部干擾等,所有這些因素都會干擾振蕩器的時序特性。另外,振蕩器受外部磁場或電場以及附近發射器的射頻干擾的影響。振蕩器電路中,一個簡單的放大器、反相器或緩沖器也都會給信號帶來額外的抖動。
因此,選擇一個抖動低、邊沿陡的穩定的參考時鐘振蕩器是至關重要的。較高頻率的基準時鐘允許較大的過采樣,而且,通過分頻可以在一定程度上減輕抖動,因為對信號進行分頻將在更長時期產生相同量的抖動,因而可以降低信號上的抖動的百分比。
噪聲——包括相位噪聲
采樣系統的噪聲取決于諸多因素,首要因素是參考時鐘抖動,這種抖動表現為基波信號上的相位噪聲。在DDS系統中,截斷相位寄存器輸出可能帶來因代碼而異的系統誤差。二進制字不會導致截斷誤差。但對于非二進制字,相位噪聲截斷誤差會在頻譜中產生雜散。雜散的頻率/幅度取決于代碼字。DAC的量化和線性誤差也會給系統帶來諧波噪聲。時域誤差(如欠沖/過沖和代碼錯誤)都會加重輸出信號的失真。
應用
DDS應用可以分為兩大類:
要求捷變頻率源以進行數據編碼和調制應用的通信和雷達系統
要求通用頻率合成功能以及可編程調諧、掃描和激勵能力的測量、工業和光學應用
兩種情況下,都出現了一種走向更高頻譜純度(更低的相位噪聲和更高的無雜散動態范圍)的趨勢,同時還存在低功耗和小尺寸的要求,以適應遠程或電池供電設備的需求。
調制/數據編碼和同步中的DDS
DDS產品首先出現于雷達和軍事應用之中,其部分特性的發展(性能的提升、成本和尺寸等)已使DDS技術在調制和數據編碼應用中日漸盛行。本節將討論兩種數據編碼方案及其在DDS系統中的實現方式
二進制頻移鍵控 (BFSK,或簡稱FSK) 最簡單的數據編碼形式之一。數據的發射方式是使一個連續載波的頻率在兩個離散頻率(一為二進制1,即傳號,一為二進制0,即空號)之間變換。圖4所示為數據和發射信號之間的關系。

圖4.二進制FSK調制。
二進制1和0表示為兩個不同的頻率,分別為f0和f1。這種編碼方案可以輕松在DDS器件中實現。代表輸出頻率的DDS頻率調諧字被改變,以從將發射的1和0產生f0和f1。在ADI純DDS產品系列中,至少有兩款器件AD9834 和 AD9838另見附錄),用戶可以簡單地將兩個當前FSK頻率調諧字編程進IC的嵌入式頻率寄存器之中。要變換輸出頻率,則須用專用的引腳FSELECT選擇含有相應調諧字的寄存器(見圖5)









評論