基于AD9951射頻正弦波信號發(fā)生器的設(shè)計(jì)

3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
該系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括直接數(shù)字合成器(DDS)、低通濾波器、增益可調(diào)放大器、控制器和電源。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框如圖2所示。

3．1 直接數(shù)字合成正弦波發(fā)生器
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)指標(biāo)，選用DDS器件AD9951，其內(nèi)部時(shí)鐘可達(dá)400 MHz，頻率調(diào)節(jié)字為32位，14 bit的D／A轉(zhuǎn)換器輸出，具有較低的相位噪聲和較高的動(dòng)態(tài)范同，內(nèi)部包含鎖相環(huán)電路可實(shí)現(xiàn)×4～×20的倍頻功能，通過SPI接口可以實(shí)現(xiàn)控制字和頻率調(diào)整字的寫入，實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)信號頻率和幅度。
3．2 低通濾波器
根據(jù)DDS的工作原理，直接產(chǎn)生的D／A轉(zhuǎn)換器輸出信號必然包括所要求的頻率和其鏡像頻率以及諧波頻率等，因此在輸出端必須采用低通濾波器進(jìn)行濾波，根據(jù)Nyquist原理，通常只有器件工作時(shí)鐘頻率一半以內(nèi)帶寬的頻率不受鏡像頻率的影響。
濾波器主要分為有源濾波器和無源濾波器。有源濾波器由于受放大器帶寬和增益的限制，主要用于低頻濾波器設(shè)計(jì)中：高頻濾波器則主要使用無源濾波器。無源濾波器主要分為巴特沃斯濾波器、切比雪夫?yàn)V波器和橢圓濾波器，圖3對三者進(jìn)行比較，由于橢圓濾波器在過渡區(qū)具有快得多的衰減速率，因此在該設(shè)計(jì)中選擇橢圓濾波器。

根據(jù)系統(tǒng)指標(biāo)要求，在DDS器件后加入170 MHz橢圓低通濾波器，經(jīng)GENESYS軟件仿真，結(jié)果如圖4所示。

3．3 數(shù)字增益可調(diào)放大器
采用數(shù)字控制增益、寬波段放大器MAX2055。器件內(nèi)部由阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)、數(shù)控衰減器和放大單元組成。其頻率范嗣為30～300 MHz，-3～20 dB增益可調(diào)，并適用于50 Ω網(wǎng)絡(luò)。通過B0～B4數(shù)字控制信號即可實(shí)現(xiàn)增益可調(diào)。