基于DDS的信号源设计毕业论文.docxVIP

摘要

本文主要介绍了采用直接数字频率合成DDS芯片实现正弦信号输出，并完成调频，调幅功能。它采用美国模拟器件公司(AD公司)的芯片AD9851,并用AT89C51单片机对其控制，首先从DDS芯片的输出，经低通滤波得到正弦信号，然后对该信号进行调频，调幅。其中调频部分可以通过在软件中修改DDS芯片的频率控制字，相位控制字等来实现，而调幅部分需在DDS输出正弦信号之后外加一调幅器实现。调幅部分将DDS输出作为载波信号，RC振荡器提供1KHz振荡作为调幅信号，它利用了乘法器MC1496完成对正弦信号调制。该系统输出稳定度、精度极高，适用于当代的尖端的通信系统和精密的高精度仪器。

本文首先介绍了直接数字合成的原理，然后提出了系统总体设计方案，还有系统硬件电路和软件编写设计等，其中如采用的AD9851芯片和调幅模块电路设计作了详细介绍。

关键词：直接数字频率合成(DDS);AD9851;调频；调幅

引言

在现代雷达，通信，宇航，仪表，电视广播，遥控遥测和电子对抗等系统中，一个能在一定频率范围内提供一系列高准确度和高稳定度的信号频率源有着广泛的应用价值，同时也是众多应用电子系统实现高性能的关键因素之一。随着应用频率和精度要求的不断提高，传统的晶体振荡器直接输出频率已不能满足要求。因此，大量的频率合成 (FS,FrequencySynthesis)技术得以广泛的使用。频率合成通过对一个或多个高稳定度和精确度的参考频率源进行加、减、乘、除运算得到所需的频率。

频率合成(FS)的方法有很多，按其工作模式可以分为：模拟合成和数字合成两种；按其实现的手段可以大致分为：直接合成和锁相环合成两种。目前应用较多的频率合成方式主要有：直接模拟合成，锁相环合成(PLL,phaseLockedLoop)和直接数字合成 (DDS,DigitalDirectSynthesis)。而直接数字频率合成(DDS)则是上个世纪70年代，美国学者j.Tierney等人在撰写的ADigitalFrequencySynthesizer一文中首次提出的以全数字技术，从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成原理。它将先进的数字信号处理(DSP,DigitalSignalProcessing)理论和方法引入到频率合成领域中，从而有效解决许多模拟合成技术无法解决的问题。

限于当时的技术和器件水平，它的性能指标尚不能与已有的技术相比，故未受到重视。但由于DDS频率转换速度快，频率分辨率高，以及在频率转换时可保持相位的连续，易于实现多种调制功能，全数字化，可编程，易于微处理器控制，易于单片集成，体积小，价格低，功耗小，生产一致性好，因此，DDS技术近年来得到了飞速发展，它的应用也越来越广泛，可以说直接数字频率合成的兴起也标志着第三代频率合成技术的形成。

1直接数字频率合成(DDS)原理及性能综述

1.1DDS原理

直接数字频率合成是近年来发展非常迅速的一种新型频率合成技术，其基本思想是基于正弦查找表。根据正弦函数的产生原理，直接对输入参考时钟进行抽样，数字化，从相位出发，用不同的相位给出不同的电压幅度，最后经滤波平滑输出所需的频率信号。DDS主要由参考频率源、相位累加器、正弦ROM表、D/A转换器(DigitalAnalogConverter,简称DAC)和低通滤波器(LPF)等组成，其中相位累加器与正弦ROM查找表合称数控振荡器(NumericControlledOscillator,简称NCO),它是DDS的核心。DDS的结构原理图如图1.1所示，参考频率源是一个高稳定的晶体振荡器，其输出信号作为DDS合成频率的基准频率，同时保证DDS中各部件同步工作，来自单片机系统的频率控制字K控制相位累加器的累加次数，从而改变输出频率f。的高低及其相位大小。

NCO

K

Nbits相位累加器

正弦波形

DACLPF

查找表输出f

参考频率源f

图1.1DDS结构原理图

相位累加器由N位加法器与N位累加寄存器级联构成。每来一个时钟脉冲，加法器将频率控制字k与累加寄存器输出的累加相位数据相加，把相加后的结果送至累加寄存器的数据输入端。累加寄存器将加法器在上一个时钟脉冲作用后所产生的新相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一个时钟脉冲的作用下继续与频率控制字相加。这样，相位累加器在时钟作用下，不断对频率控制字进行