數字頻率合成精解：用DDS器件產(chǎn)生高質(zhì)量波形

　　表2.基準分析小結——頻率產(chǎn)生技術(shù)（《50 MHz）

　　同時(shí)需要指出，由于DDS器件從根本上來(lái)說(shuō)是用數字方法產(chǎn)生輸出波形，因此它可以簡(jiǎn)化一些解決方案的架構，或者為對波形進(jìn)行數字化編程創(chuàng )造條件。盡管通常利用正弦波來(lái)解釋DDS的功能和工作原理，但利用現代DDS IC也可以輕松產(chǎn)生三角波或方波（時(shí)鐘）輸出，由此消除了前一種情況的查找表以及后一種情況的DAC的必要性，因為集成一個(gè)簡(jiǎn)單而精確的比較器就夠了。

　　DDS的性能與限制

　　圖像和包絡(luò )：Sin（x）xx滾降

　　DAC的實(shí)際輸出不是連續的正弦波，而是帶有正弦時(shí)間包絡(luò )的一系列脈沖。對應的頻譜是一系列圖像和混疊信號。圖像沿sin（x）/x 包絡(luò )分布（見(jiàn)圖3中的|幅度|曲線(xiàn)圖）。有必要進(jìn)行濾波，以抑制目標頻帶之外的頻率，但是不能抑制通帶中出現的高階混疊（例如，因DAC非線(xiàn)性所致）

　　奈奎斯特準則 要求，每個(gè)周期至少需要兩個(gè)采樣點(diǎn)才能重建所需輸出波形。鏡像響應產(chǎn)生于采樣輸出頻率中 K fCLOCK × fOUT. 在本例中，其中 fCLOCK = 25 25 MHz且 fOUT = 5 MHz，第一和第二鏡頻出現在（見(jiàn)圖3）fCLOCK × fOUT， o即20 MHz和30 MHz。第三和第四鏡頻出現在45 MHz和55 MHz。注意，sin（x）/x零值出現在采樣頻率的倍數處。當fOUT 大于奈奎斯特帶寬 （1/2 fCLOCK）， 時(shí)，第一鏡頻將出現于奈奎斯特帶寬之內，發(fā)生混疊（例如，15 MHz的信號將向下混疊至10 MHz）。無(wú)法用傳統的奈奎斯特抗混疊濾波器從輸出中濾掉混疊鏡頻

　　圖3.DDS中的Sin（x）/x滾降。

　　在典型的DDS應用中，利用一個(gè)低通濾波器來(lái)抑制輸出頻譜中鏡頻響應的影響。為了使低通濾波器的截止頻率要求保持于合理水平，并使濾波器設計保持簡(jiǎn)單，一種可行的做法是利用一個(gè)經(jīng)濟的低通輸出濾波器將fOUT 帶寬限制在fCLOCK頻率的40%左右。

　　任何給定鏡頻相對于基波的幅度可用sin（x）/x公式來(lái)計算。由于該函數隨頻率滾降，因此基本輸出的幅度將與輸出頻率成反比而降低；在DDS系統中，降低量為DC-奈奎斯特帶寬范圍的–3.92 dB。

　　第一鏡頻的幅度較大——基波的3 dB范圍內。為了簡(jiǎn)化DDS應用的濾波要求，必須制定頻率計劃，并分析鏡頻和sin（x）/x幅度響應在fOUT和fCLOCK目標頻率下的頻譜要求。在線(xiàn)互動(dòng)設計工具 支持ADI DDS產(chǎn)品系列，可以快速、輕松地仿真鏡像頻率大小，并允許用戶(hù)選擇鏡像位于目標頻帶之外的頻率。更多有用信息，請參閱更多信息和有用的鏈接部分。

　　輸出頻譜中的其他不需要的頻率（如DAC的積分和微分線(xiàn)性誤差、與DAC相關(guān)的突波能量和時(shí)鐘饋通噪聲）不會(huì )遵循sin（x）/x滾降響應。這些不需要的頻率將以諧波和雜散能量出現在輸出頻譜中的許多地方——但其幅度一般會(huì )遠遠低于鏡頻響應。DDS器件的一般本底噪聲由基板噪聲、熱噪聲效應、接地耦合和其他信號源耦合等因素累積組合決定。DDS器件的本底噪聲、性能雜散和抖動(dòng)受到電路板布局、電源質(zhì)量以及——最重要的是——輸入參考時(shí)鐘質(zhì)量的深刻影響。