數(shù)字頻率合成精解：用DDS器件產(chǎn)生高質(zhì)量波形

　　完美時(shí)鐘源的邊沿將以精確的時(shí)間間隔發(fā)生，而該間隔永遠(yuǎn)都不會(huì)變化。當(dāng)然，這是不可能的；即使最好的振蕩器也是由不理想的元件構(gòu)成，具有噪聲等缺陷。優(yōu)質(zhì)的低相位噪聲晶體振蕩器的抖動(dòng)為皮秒級(jí)，而且是從數(shù)百萬個(gè)時(shí)鐘邊沿累積起來的。導(dǎo)致抖動(dòng)的因素有熱噪聲、振蕩器電路不穩(wěn)定以及電源、接地和輸出連接等帶來的外部干擾等，所有這些因素都會(huì)干擾振蕩器的時(shí)序特性。另外，振蕩器受外部磁場(chǎng)或電場(chǎng)以及附近發(fā)射器的射頻干擾的影響。振蕩器電路中，一個(gè)簡單的放大器、反相器或緩沖器也都會(huì)給信號(hào)帶來額外的抖動(dòng)。

　　因此，選擇一個(gè)抖動(dòng)低、邊沿陡的穩(wěn)定的參考時(shí)鐘振蕩器是至關(guān)重要的。較高頻率的基準(zhǔn)時(shí)鐘允許較大的過采樣，而且，通過分頻可以在一定程度上減輕抖動(dòng)，因?yàn)閷?duì)信號(hào)進(jìn)行分頻將在更長時(shí)期產(chǎn)生相同量的抖動(dòng)，因而可以降低信號(hào)上的抖動(dòng)的百分比。

噪聲——包括相位噪聲

　　采樣系統(tǒng)的噪聲取決于諸多因素，首要因素是參考時(shí)鐘抖動(dòng)，這種抖動(dòng)表現(xiàn)為基波信號(hào)上的相位噪聲。在DDS系統(tǒng)中，截?cái)嘞辔患拇嫫鬏敵隹赡軒硪虼a而異的系統(tǒng)誤差。二進(jìn)制字不會(huì)導(dǎo)致截?cái)嗾`差。但對(duì)于非二進(jìn)制字，相位噪聲截?cái)嗾`差會(huì)在頻譜中產(chǎn)生雜散。雜散的頻率/幅度取決于代碼字。DAC的量化和線性誤差也會(huì)給系統(tǒng)帶來諧波噪聲。時(shí)域誤差（如欠沖/過沖和代碼錯(cuò)誤）都會(huì)加重輸出信號(hào)的失真。

　　應(yīng)用

　　DDS應(yīng)用可以分為兩大類：

　　要求捷變頻率源以進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼和調(diào)制應(yīng)用的通信和雷達(dá)系統(tǒng)

　　要求通用頻率合成功能以及可編程調(diào)諧、掃描和激勵(lì)能力的測(cè)量、工業(yè)和光學(xué)應(yīng)用

　　兩種情況下，都出現(xiàn)了一種走向更高頻譜純度（更低的相位噪聲和更高的無雜散動(dòng)態(tài)范圍）的趨勢(shì)，同時(shí)還存在低功耗和小尺寸的要求，以適應(yīng)遠(yuǎn)程或電池供電設(shè)備的需求。

　　調(diào)制/數(shù)據(jù)編碼和同步中的DDS

　　DDS產(chǎn)品首先出現(xiàn)于雷達(dá)和軍事應(yīng)用之中，其部分特性的發(fā)展（性能的提升、成本和尺寸等）已使DDS技術(shù)在調(diào)制和數(shù)據(jù)編碼應(yīng)用中日漸盛行。本節(jié)將討論兩種數(shù)據(jù)編碼方案及其在DDS系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)方式

　　二進(jìn)制頻移鍵控 （BFSK，或簡稱FSK） 最簡單的數(shù)據(jù)編碼形式之一。數(shù)據(jù)的發(fā)射方式是使一個(gè)連續(xù)載波的頻率在兩個(gè)離散頻率（一為二進(jìn)制1，即傳號(hào)，一為二進(jìn)制0，即空號(hào)）之間變換。圖4所示為數(shù)據(jù)和發(fā)射信號(hào)之間的關(guān)系。

　　圖4.二進(jìn)制FSK調(diào)制。

　　二進(jìn)制1和0表示為兩個(gè)不同的頻率，分別為f0和f1。這種編碼方案可以輕松在DDS器件中實(shí)現(xiàn)。代表輸出頻率的DDS頻率調(diào)諧字被改變，以從將發(fā)射的1和0產(chǎn)生f0和f1。在ADI純DDS產(chǎn)品系列中，至少有兩款器件AD9834 和 AD9838另見附錄），用戶可以簡單地將兩個(gè)當(dāng)前FSK頻率調(diào)諧字編程進(jìn)IC的嵌入式頻率寄存器之中。要變換輸出頻率，則須用專用的引腳FSELECT選擇含有相應(yīng)調(diào)諧字的寄存器（見圖5）