一種改善雜散的DDS頻率合成器

摘 要：相位舍位及量化噪聲引起的雜散問題一直是數(shù)字頻率合成器研究的重點(diǎn)。針對(duì)雜散問題，使用了修正頻率控制字和相位抖動(dòng)兩種技術(shù)，再結(jié)合延遲疊加方法，很好地降低了幅度量化雜散和相位舍位雜散，提高了系統(tǒng)的信噪比。最終經(jīng)由仿真驗(yàn)證了此方法能夠有效抑制離散的雜散并且能夠很好地改善由于相位抖動(dòng)所引起的底部噪聲過多的問題。
關(guān)鍵詞：DDS頻率合成器；相位抖動(dòng)；修正頻率控制字；延遲疊加

0 引 言
由于跳頻技術(shù)在軍事上的廣泛應(yīng)用，因此對(duì)于其核心直接數(shù)字式頻率合成器的研究成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。直接數(shù)字式頻率合成器的基本原理是利用輸入信號(hào)本身相位差的不同給出不同的電壓幅度，最終濾波平滑輸出需要的頻率。設(shè)計(jì)一個(gè)直接數(shù)字式頻率合成器最大的問題就是雜散抑制。這是評(píng)價(jià)頻率合成器設(shè)計(jì)是否優(yōu)良的重要指標(biāo)。
雜散主要由幅度量化雜散和相位舍位雜散構(gòu)成。現(xiàn)在采用解決雜散的技術(shù)大致分為：修改頻率控制字技術(shù)，相位抖動(dòng)技術(shù)等。相位抖動(dòng)技術(shù)可以良好地改善由相位舍位所帶來的雜散，但是它卻增加了雜散的底部噪聲。修改頻率控制字方法能夠從整體上降低4 dB的雜散，但是它卻將分散的雜散集中到某個(gè)頻率上，致使這個(gè)頻率上的噪聲出現(xiàn)尖峰。這里首先利用修正頻率控制字的方法讓雜散從整體上降低約4 dB，然后用相位抖動(dòng)技術(shù)改善相位舍位引起的雜散，最后還針對(duì)相位抖動(dòng)技術(shù)帶來的底部噪聲的問題，使用延遲疊加技術(shù)將D／A轉(zhuǎn)換的結(jié)果進(jìn)行延遲疊加，從而改善雜散的底部噪聲問題，良好地抑制了邊頻。最終利用Matlab仿真論證了這種綜合方法的有效性，它既改善了由幅度量化引起的雜散，也改善了由相位舍位引起的雜散。

l DDS頻率合成器的基本原理
基本的DDS頻率合成器由相位累加器、相位寄存器、正弦查找表、DAC、低通濾波器構(gòu)成。加法寄存器把來自二進(jìn)制寄存器的數(shù)字信號(hào)與累加器的數(shù)字相加，然后又用當(dāng)前的值改變相位寄存器的值，從而使得累加器在每一個(gè)參考時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)周期性溢出。當(dāng)頻率調(diào)諧字有新的變化時(shí)，二進(jìn)制寄存器就在下一個(gè)參考時(shí)鐘把新的相位增量提供給加法器?；窘Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

因此可以得到：

當(dāng)經(jīng)過SINE查找表之后，它的表達(dá)式如式(2)：

GCD就代表著最大的偏差值。接著可以直接推導(dǎo)出輸入與輸出的時(shí)頻域關(guān)系，如式(3)：

式(3)是將輸入進(jìn)行傅里葉變換后得到的理想DDS頻率表達(dá)式，用f(ω)表示。