基于DDS的多通道信號源設計

摘要：為滿(mǎn)足航空電子、雷達設備和通信系統等領(lǐng)域相對低相位噪聲、穩定工作、高分辨率、快頻率轉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頻率合成芯片的設計方法和軟件設計流程，最終實(shí)現了單頻點(diǎn)12 MHz，48 MHz和帶寬30 MHz的線(xiàn)性調頻3路信號輸出，并對測試結果進(jìn)行了分析。測試結果表明，此方案設計的信號源具有頻譜純，相噪低，轉換時(shí)間快等特點(diǎn)，可滿(mǎn)足實(shí)際系統的需要。
關(guān)鍵詞：直接數字頻率合成；AD9959；線(xiàn)性調頻信號；C8051F020單片機

0 引言
頻率合成器是現代電子系統的重要組成部分，是決定電子系統性能的關(guān)鍵設備之一。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(diǎn)包括使用方便靈活，具有變頻范圍廣，頻率步進(jìn)小，幅度和頻率精度高，調諧方便，體積小，重量輕以及易于集成等優(yōu)點(diǎn)，在當今電子系統中得到了廣泛應用。
本文通過(guò)C8051F020單片機實(shí)現對AD9959頻率合成芯片的連接控制，結合少量外圍電路即構成一個(gè)完整的低噪聲、低功耗、高穩定度、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(guò)對單片機C8051F020的標準SPI端口編程控制AD9959芯片的寄存器，從而實(shí)現單頻點(diǎn)12MHz，48MHz和帶寬30MHz的線(xiàn)性調頻3路相參信號輸出。

1 系統方案設計與功能單元介紹
1．1 系統方案設計
本設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的穩壓開(kāi)關(guān)電源。系統的設計框圖如圖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、高速直接數字頻率合成器，采樣頻率高達500 MSPS。該芯片內部集成了4個(gè)DDS內核，可對4個(gè)內部同步輸出通道進(jìn)行獨立編程。通過(guò)1個(gè)公用系統時(shí)鐘在芯片內部同步其獨立的通道，每個(gè)通道的功率小于165 mW?？梢詫?shí)現最多16級的頻率、相位和幅度調制(FSK，PSK，ASK)。通過(guò)應用數據到配置管腳可控制調制水平。另外，也可以工作在線(xiàn)性?huà)哳l、掃相或掃幅模式。應用到雷達和測量?jì)x器中，還可以對由于模擬處理(例如濾波、放大)或者PCB布線(xiàn)失配而產(chǎn)生外部信號通道的不均衡進(jìn)行有效的校正。