一种降低DDS相位截断误差的方法.doc

一种降低DDS相位截断误差的方法 第5卷第2期 2007年4月 信息与电子工程 INF0RMAT10NANDELECTRONICENGINEERING Vo1.5,No.2 Apr.,2007 文章编号:1672.2892(2007)02.0142.05 一 种降低DDS相位截断误差的方法 黄旭伟,吴玉成 (重庆大学通信工程学院,重庆400044) 摘要:分析了直接数字频率合成技术(DirectDigitalSynthesizer,DDS)的工作原理及其频谱特 点,在此基础上介绍一种可降低相位截断误差引起的杂散的DDS新结构,并给出MATLAB对设计 方法进行仿真的结果. 关键词:直接数字频率合成;相位截断;杂散;误差 中图分类号:TN9l1.72文献标识码:A AMethodforEliminatingthePhaseTruncationErroroftheDDS HUANGXu—wei.WUYU--cheng (CollegeofCommunicationEngineering,ChongqingUniversity,Chongqing40044,China) Abstract:TheworkingprincipleandfrequencyspectrumofDDSareanalyzedinthispaper.Then,a newDDSstructureforeliminatingspurioussignalcausedbyphasetruncationerrorisintroduced. Furthermore,thesimulationresultsofthemethodusingMATLABsoftwareareprovided. Keywords:DDS;phasetruncation;spurioussignal;error l引言 直接数字频率合成技术(DDS)是从相位的概念出发进行频率合成的,具有频率分辨率高,控制容易,稳定可 靠,频率转换快,相位噪声小,频率转换时相位连续等优点,可有效克服传统直接频率合成方法体积大,成本高, 杂散分量难以抑制的缺点,以及间接频率合成方法频率转换时间长的缺点,在现代通信,雷达,航空航天,电子 战,高精度测量系统等领域得到广泛应用【lJ. 由于DDS存在杂散抑制比较差的缺点,杂散成为限制DDS应用的重要因素.国内外许多学者对此进行研究, 提出了许多改善的措施.最为典型的WheatleyCE提出的抖动注人法L2J,是目前研究较多的改善DDS输出频谱 重要方法.本文通过对DDS系统频谱分析,在WheatleyCE提出的抖动注入法基础上,提出一种改善相位截断 误差所引起杂散的DDS新结构.通过给相位累加器中加人满足一定统计特性的扰动信号,破坏相位截断误差 s()的周期性,从而使输出的杂散信号与有用信号的电平之比降低,最终达到改善DDS输出频谱特性的目的. 该方法与文献[3】中Nicholas等人提出的采用单象限波形存储结构和改进的Sunderland结构以及文献[4】中Taylor 级数近似算法相比,具有改善程度明显,性价比较高等优点,是一种降低输出信号杂散的有效方法. 2DDS输出频谱分析 DDS工作原理如图l所示,一般由四部分组成:相 位累加器,相位.幅度转换表,数字.模拟转换器(Digita1. AnalogConverter,DAC)以及低通滤波器(Low.passFilter, LPF).在参考时钟的控制下,相位累加器对频率控制字 w进行线性累加,得到的相位序列(),作为取样地址 码去寻址只读存储器(ReadOnlyMemory,ROM),周期性Fig.1Simplifiedblockdiagramofthedirectdigitalsynthesizer 图1DDS基本构成框图 收稿日期:2006.11-14;修回日期:2006-12-17 基金项目:重庆市自然科学技术基金资助项目(2005BB2194) 第2期黄旭伟等:一种降低DDS相位截断误差的方法143 地读取ROM中的数据,得到一系列离散的幅度编码.该幅度编码经DAC变换后得到模拟的阶梯电压,再经LPF 平滑后即得到所需的正弦信号.当输入时钟为Fc,频率控制字为Rw,相位累加器位数为L时,DDS的输出 频率为: 式中:当Fcw=1时,DDS的最小分辨率为: (1) (2) DDS杂散的来源主要有三个:a1在实际的DDS应用中,为了取得极高的频率分辨率,常将相位累加的位数 取得很大,而ROM的容量有限,为了压缩ROM的容量,常采用三位相位累加器的高位来寻址ROM中的 数据,并舍去低的=三一位.由于将三位地址截为位,从而产生了相位截断误差s(“).b)由于ROM存储 的是正弦值的量化值而非模拟值,而ROM数据线位数D