基于DDS的寬帶頻率合成器的設計方案
1.1 AD9910性能特點
該芯片是ADI公司生產的性能很好的直接數字頻率合成芯片,內置14位數字模擬轉換器,支持高達1GSPS采樣速率,AD9910的1GSPS工作速度和14位數字模擬轉換器的組合允許通信、國防和儀器儀表系統(tǒng)工程師提高輸出頻率高達400MHz的動態(tài)性能。AD9910采用高級DDS專利技術,在不犧牲性能的前提下可極大地降低功耗,該芯片的功耗比現有解決方案相減小70%,在全工作速度條件下功耗僅700mW。AD9910數字頻率合成器具有一個更新速率達250MHz的16bit并行端口,它允許設計工程師每隔8ns更新一次32bit的頻率控制字。
AD9910將14位數字模擬轉換的分辨率和1GSPS時鐘速度轉化為提高所有這些應用中的SFDR和相位噪聲性能。
由于AD9910有高達400MHz的模擬輸出、低功耗、好的雜波抑制性能和低的相位噪聲,設計中采用AD9910作為任意信號發(fā)生器。
1.2 頻率合成器方案設計原理
本設計采用DDS+單邊調制+混頻的方案,由2個DDS組成任意信號發(fā)生器,給單邊帶調制器提供帶寬為BWdds的各種正交信號頻率為fdds、去調制頻率為fref1的鎖相本振,得到頻率為fRF的單邊帶調制信號:
式中:BWdds=400MHz,fref1=9GHz,因此得到的fRF的范圍為:
由式(2)可看出得出的調制信號覆蓋率相當于800MHz的瞬時帶寬。
得到的單邊帶調制信號需要經過下變頻才能形成指標中所要求的2~8GHz的工作頻段。頻率為fref2、fref3和fref4的鎖相本振源經過開關的切換與頻率為fRF的單邊帶調制信號進行二次混頻,得到的中頻信號頻率為fIF:
式中:fref2=11.4GHz,fref3=12.4GHz,fref4=13.4GHz,結合式(2)和式(3)可得:
得到的中頻信號經開關切換去倍頻,得到頻率為fout2的信號,由于有開關控制,倍頻所得信號所覆蓋的頻率范圍為:
在2~8GHz整個頻段上,2~4.8GHz是直接混頻濾波輸出,4.3~8GHz是倍頻輸出,中間交疊了500MHz,這樣就可以在任何頻點上滿足500MHz瞬時帶寬的連續(xù)。
4.3~8GHz頻率信號由倍頻獲得,開關的切換時間小于20ns,因而可以滿足2~8GHz全頻段頻率捷變的要求。
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