基于DDS的多通道信號源設(shè)計

摘要：為滿足航空電子、雷達(dá)設(shè)備和通信系統(tǒng)等領(lǐng)域相對低相位噪聲、穩(wěn)定工作、高分辨率、快頻率轉(zhuǎn)換以及低功耗的通用信號源的需求，提出了一種采用高性能控制器C8051F020控制AD9959頻率合成芯片的設(shè)計方法和軟件設(shè)計流程，最終實現(xiàn)了單頻點12 MHz，48 MHz和帶寬30 MHz的線性調(diào)頻3路信號輸出，并對測試結(jié)果進行了分析。測試結(jié)果表明，此方案設(shè)計的信號源具有頻譜純，相噪低，轉(zhuǎn)換時間快等特點，可滿足實際系統(tǒng)的需要。
關(guān)鍵詞：直接數(shù)字頻率合成；AD9959；線性調(diào)頻信號；C8051F020單片機

0 引言
頻率合成器是現(xiàn)代電子系統(tǒng)的重要組成部分，是決定電子系統(tǒng)性能的關(guān)鍵設(shè)備之一。低相位噪聲、高頻譜純度、高捷變速率和高頻率分辨率的頻率合成器已經(jīng)成為頻率合成技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)是從相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種頻率合成技術(shù)，它的主要特點包括使用方便靈活，具有變頻范圍廣，頻率步進小，幅度和頻率精度高，調(diào)諧方便，體積小，重量輕以及易于集成等優(yōu)點，在當(dāng)今電子系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。
本文通過C8051F020單片機實現(xiàn)對AD9959頻率合成芯片的連接控制，結(jié)合少量外圍電路即構(gòu)成一個完整的低噪聲、低功耗、高穩(wěn)定度、高可靠性的頻率合成器。本信號源的直接頻率合成器將通過對單片機C8051F020的標(biāo)準(zhǔn)SPI端口編程控制AD9959芯片的寄存器，從而實現(xiàn)單頻點12MHz，48MHz和帶寬30MHz的線性調(diào)頻3路相參信號輸出。

1 系統(tǒng)方案設(shè)計與功能單元介紹
1．1 系統(tǒng)方案設(shè)計
本設(shè)計的主控芯片采用了新華龍公司的C8051F020單片機，信號產(chǎn)生芯片采用美國ADI公司的具有4路通道的DDS芯片AD9959，電源部分采用能提供5 V和3．3 V的穩(wěn)壓開關(guān)電源。系統(tǒng)的設(shè)計框圖如圖1所示。

1．2 AD9959芯片
AD9959是美國ADI公司最新推出的一款四通道、低功耗、高速直接數(shù)字頻率合成器，采樣頻率高達(dá)500 MSPS。該芯片內(nèi)部集成了4個DDS內(nèi)核，可對4個內(nèi)部同步輸出通道進行獨立編程。通過1個公用系統(tǒng)時鐘在芯片內(nèi)部同步其獨立的通道，每個通道的功率小于165 mW。可以實現(xiàn)最多16級的頻率、相位和幅度調(diào)制(FSK，PSK，ASK)。通過應(yīng)用數(shù)據(jù)到配置管腳可控制調(diào)制水平。另外，也可以工作在線性掃頻、掃相或掃幅模式。應(yīng)用到雷達(dá)和測量儀器中，還可以對由于模擬處理(例如濾波、放大)或者PCB布線失配而產(chǎn)生外部信號通道的不均衡進行有效的校正。