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EUVIS的直接數(shù)字頻率組成器DDS是如何誕生的?

發(fā)布時間:2020-04-01 12:49:04     瀏覽:2005

EUVIS公司位于美國加州,設(shè)計與生產(chǎn)全球頂尖的高速數(shù)模轉(zhuǎn)化DAC、直接數(shù)字頻率組成器DDS、復(fù)用DAC的芯片級產(chǎn)品,以及高速采集板卡、動態(tài)波形發(fā)生器產(chǎn)品。

直接數(shù)字頻率組成器DDS是指以一個或多個參閱頻率源為基準(zhǔn),在某一頗段內(nèi),綜合發(fā)生并輸出多個工作頻率點(diǎn)的進(jìn)程。頻率組成技能是現(xiàn)代通訊電子體系完成高功能方針的要害技能之一,在移動通訊、電子丈量、雷達(dá)、制導(dǎo)武器和電子對抗上有廣泛的使用。

直接數(shù)字頻率組成器DDS技能從上世紀(jì)30時代開端呈現(xiàn),最早呈現(xiàn)的是相干組成法和非相干組成法。它們的區(qū)別在于運(yùn)用頻率參閱源的的數(shù)量不同。非相干組成法在頻率組成的進(jìn)程中運(yùn)用了多個頻率參閱源,制造晶體參閱源復(fù)雜困難并且精度難以確保。后來科學(xué)家由Finden提出了相干組成法——直接數(shù)字頻率組成器DDS

直接數(shù)字頻率組成器DDS是運(yùn)用混頻器、倍頻器、分頻器和帶通濾波器由參閱頻率源經(jīng)加、減、乘、除等數(shù)學(xué)運(yùn)算直接組合出所需求的頻率,從而完成頻率組成。這種辦法只運(yùn)用了一個頻率參閱源,頻率的安穩(wěn)度和精度得到了進(jìn)步,但因?yàn)橥瓿傻念l率組成需求運(yùn)用相當(dāng)多的模仿器材,很難按捺因非線性器材而引入的雜波干擾,因此難以達(dá)到較高的雜波抑準(zhǔn)則。現(xiàn)在這種技能,現(xiàn)已根本上被淘汰了。

在直接數(shù)字頻率組成器DDS之后呈現(xiàn)的模仿或數(shù)字鎖相環(huán)路的直接頻率組成被稱為第二代頻率組成技能。

這種辦法首要是將相位反應(yīng)原理和鎖相技能使用于頻率組成進(jìn)程中。前期的直接數(shù)字頻率組成器DDS運(yùn)用模仿鎖相環(huán),后來又呈現(xiàn)了全數(shù)字鎖相環(huán)和數(shù)模混合的鎖相環(huán)。數(shù)字鑒相器、分頻器加模仿環(huán)路濾波、壓控振蕩器的混合鎖相環(huán)是現(xiàn)在最為普遍的鎖相環(huán)PLL組成辦法。

鎖相環(huán)頻率組成是鑒相器將晶振頻率源輸入信號與通過環(huán)路濾波器、壓控振蕩器和分頻器輸出的信號進(jìn)行比較,當(dāng)兩者頻率相一起進(jìn)行鎖相,分頻輸出信號就可以跟蹤輸入信號。當(dāng)對分頻器進(jìn)行頻率切換時,壓控振蕩器就能輸出和晶振頻率源相同精度的分頻信號,完成頻率輸出。

這種技能最早用于電視機(jī)的掃描同步電路,目的是減少噪聲對同步的影響,它將含有噪聲的振蕩器放在鎖相環(huán)路內(nèi),使它的相位鎖定在希望的信號上,從而使振蕩器本身的噪聲被按捺,使得輸出頻譜大大提純。這項(xiàng)頻率組成技能可以獲得很多安穩(wěn)而準(zhǔn)確的輸出頻率,但是由所以閉環(huán)操控,鎖相環(huán)頻率組成技能的響應(yīng)慢,頻率分辨率和轉(zhuǎn)化率低也成為了壞處。

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在上世紀(jì)七十時代,跟著數(shù)字信號理論和超大規(guī)模集成電路VLSI的開展 ,在頻率組成范疇誕生了一種革命性的技能——DDS Direct Digital Synthesis)直接數(shù)字頻率組成器。

直接數(shù)字頻率組成器DDS技能是從相位概念出發(fā)直接組成所需波形的一種頻率組成技能,通過操控相位改變速度,采用數(shù)字查表的辦法直接發(fā)生不同頻率、不同波形信號的頻率組成辦法。它的根本結(jié)構(gòu)首要包含體系時鐘、頻率累加器、相位累加器、起伏/相位轉(zhuǎn)化電路、D/A數(shù)模轉(zhuǎn)化器和低通濾波器(LPF)。

直接數(shù)字頻率組成器DDS工作時,在體系時鐘脈沖的操控下對頻率操控字K用累加器進(jìn)行處理以得到相應(yīng)的相位碼,然后由相位碼尋址波形存儲器ROM進(jìn)行相位碼起伏編碼變換,再通過D/A 數(shù)模變換器得到相應(yīng)的階梯波,最終通過低通濾波器對階梯波進(jìn)行平滑處理即可得到由頻率操控字決議的頻率可調(diào)的輸出波形。

因?yàn)橹苯訑?shù)字頻率組成器DDS采用了不同于傳統(tǒng)組成辦法的全數(shù)字結(jié)構(gòu),所以直接數(shù)字頻率組成器DDS技能具有了直接模仿頻率組成和直接頻率組成辦法所不具有的很多特色,如頻率分辨率高、切換時刻短、相位改變連續(xù)和易于集成和操控等,但一起雜散按捺差、工頻帶受限、相噪功能差也是不可避免的缺陷。

所以現(xiàn)在常用直接數(shù)字頻率組成器DDS搭配鎖相環(huán)PLL的辦法,運(yùn)用PLL高頻率、寬頻和頻譜質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn)來進(jìn)步直接數(shù)字頻率組成器DDS的工頻帶和頻譜純度,一起直接數(shù)字頻率組成器DDS也可以處理PLL中頻率分辨率和轉(zhuǎn)化時刻的矛盾。

直接數(shù)字頻率組成器DDS技能相對于傳統(tǒng)頻率組成技能的優(yōu)異功能,它被廣泛使用于雷達(dá)、通訊、電子戰(zhàn)和電子儀器儀表等范疇中。例如,在通訊范疇DDS可以很方便的完成FSKBPSKQPSK等數(shù)字調(diào)制辦法,而在電子丈量儀器范疇,現(xiàn)在最新的恣意波形發(fā)生器就使用了DDS技能,不僅可以完成常見波形的輸出,還能發(fā)生傳統(tǒng)函數(shù)發(fā)生器不能發(fā)生的恣意波形。

總的來說,直接數(shù)字頻率組成器DDS是非常要害的數(shù)字化技能,而使用頻率組成技能制成的頻率組成器則是電子體系的心臟,是決議電子體系功能的要害設(shè)備。低相噪,寬頻帶和高速的頻率組成器是頻率組成技能一向?qū)で蟮姆结槪@也不斷推進(jìn)著現(xiàn)代電子范疇的開展。

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