DDS的可编程波形发生器.docVIP

引言 现代电子测量对信号源频率的准确度、稳定度要求越来越高。一个信号源输出的信号频率的准确度、稳定度在很大程度上是由主振器输出信号频率的稳定度所决定。传统的LC、RC振荡电路已满足不了高性能信号源要求，而利用频率合成器代替传统的调谐信号源中的LC、RC振荡电路就可以有效地解决上述问题。频率合成技术始于上世纪30年代，随着电子技术的飞速发展，频率合成的技术的发展大致上可分成直接模拟频率合成技术、锁相频率合成技术、直接数字频率合成技术三个阶段。 1、传统的直接频率合成技术(DS) 。该类方法能实现快速频率变换,具有低相位噪声以及所有方法中最高的工作频率。但由于采用大量的倍频、分频、混频和滤波环节,导致其结构复杂、体积庞大、成本昂贵,而且容易产生过多杂散分量。 2、锁相环式频率合成器(PLL)。该类技术具有良好窄带跟踪特性,可选择所需频率信号,抑制杂散分量,且省去大量滤波器,有利于集成化和小型化。但由于锁相环本身是个惰性环节,锁定时间较长,因而频率转换时间较长,且由模拟方法合成的正弦波的参数(如幅度、频率和相位等) 都难以定量控制。 3、直接数字式频率合成器(Direct Digital Frequency Synthesizer)。该类方法具有高频率稳定度、高频率分辨率以及极短的频率转换时间。此外,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,而且理论上能够实现任意波形。 随着数字技术和器件水平的提高，直接数字频率合成得到了飞速的发展．它是继直接频率合成和间接频率合成之后发展起来的第三代频率合成技术，它突破了前两代频率合成法的原理，从“相位”的概念出发进行频率合成，这种方法不仅可以产生不同频率的正弦波、方波、三角波，而且可以控制波形的初始相位，还可以用DDS方法产生任意波形。 1 概述 1.1 课题背景 随着数字技术在仪表和通行系统中的广泛应用，一种从参考频率源生成多种频率的数字控制方法应运而生，这就是DDS，DDS技术是一种从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的全数字频率合成技术。 在电子行业的基础设施和制造等领域，波形发生器都是有效的通用仪器。它可以生成不同频率和幅度的大量信号，用来评估新电路的运行情况，代替时钟信号，对新产品进行制造测试，及用于许多其他用途。自第一部正弦波发生器问世以来，波形发生器的设计已经发生了多次演进，在当前数字领域中，大多数新型波形发生器正采用DDS这种新技术。DDS在大部分操作中使用数字电路，从而提供了数字操作拥有的许多优势。由于信号只在合成的最后阶段转换的模拟域中，所以在多个方面降低了波形发生器的复杂度，提高了波形发生器的稳定度。 必威体育精装版的波形发生器利用了DDS的优势，能够把多台不同仪器中的功能融合到一部仪器中。基于DDS的函数发生器现在不仅可移植函数发生器的功能，还可以执行任意波形发生器的功能。除此之外，某些仪器还是功能强大脉冲发生器。这些功能会给传统测试法案带来一次革命。 1.2 课题研究的目的和意义 波形发生器作为电子技术领域中最基本的电子仪器，广泛应用于航空航天测控、通信系统、电子对抗、电子测量、科研等各个领域中。随着电子信息技术的发展，对其性能的要求也越来越高，如要求频率稳定性高、转换速度快，具有调幅、调频、调相等功能。 随着数字集成电路和微电子技术的发展和提高，一种新的频率合成技术直接数字频率合成得到飞速发展，它是继直接频率合成和间接频率合成之后发展起来的第三代频率合成技术。该技术在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨率以及集成化等一系列性能指标已远远超过传统的频率合成技术所能达到的水平。 直接数字频率合成器的基本结构由J.Tierney在1971年首次提出。限于当时的技术和器件水平．它的性能指标尚不能与已有技术相比，故未受到重视。近年来随着数字集成电路和微电子技术的进步，这种结构独特的频率合成技术得到了充分的发展。该技术在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨力以及集成化等一系列性能指标已远远超过了传统的频率合成技术所能达到的水平。 1.3 国内外概况 二十一世纪，随着集成电路技术的高速发展，出现了多种工作频率可过GHz的DDS芯片，同时也推动了函数波形发生器的发展，2003年，Agilent的产品33220A能够产生17种波形，最高频率可达到20M，2005念得产品N6030A能够产生高达500MHz的频率，采样的频率可达1.25GHz。有上面的产品可以看出，函数波形发生器发展很快。 对目前而言，国外研究和使用的波形发生器大多要求频率在Hz-50MHz，产生正弦、三角、锯齿、方波、调幅等波形，而国内则对频率在5*Hz-40MHz，能产生正弦、三角等基本波形的波形发生器需