基于DDS的多通道信号源设计

摘要：为满足航空电子、雷达设备和通信系统等领域相对低相位噪声、稳定工作、高分辨率、快频率转换以及低功耗的通用信号源的需求，提出了一种采用高性能控制器C8051F020控制AD9959频率合成芯片的设计方法和软件设计流程，最终实现了单频点12 MHz，48 MHz和带宽30 MHz的线性调频3路信号输出，并对测试结果进行了分析。测试结果表明，此方案设计的信号源具有频谱纯，相噪低，转换时间快等特点，可满足实际系统的需要。
关键词：直接数字频率合成；AD9959；线性调频信号；C8051F020单片机

0 引言
频率合成器是现代电子系统的重要组成部分，是决定电子系统性能的关键设备之一。低相位噪声、高频谱纯度、高捷变速率和高频率分辨率的频率合成器已经成为频率合成技术发展的主要趋势。直接数字频率合成(DDS)技术是从相位概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术，它的主要特点包括使用方便灵活，具有变频范围广，频率步进小，幅度和频率精度高，调谐方便，体积小，重量轻以及易于集成等优点，在当今电子系统中得到了广泛应用。
本文通过C8051F020单片机实现对AD9959频率合成芯片的连接控制，结合少量外围电路即构成一个完整的低噪声、低功耗、高稳定度、高可靠性的频率合成器。本信号源的直接频率合成器将通过对单片机C8051F020的标准SPI端口编程控制AD9959芯片的寄存器，从而实现单频点12MHz，48MHz和带宽30MHz的线性调频3路相参信号输出。

1 系统方案设计与功能单元介绍
1．1 系统方案设计
本设计的主控芯片采用了新华龙公司的C8051F020单片机，信号产生芯片采用美国ADI公司的具有4路通道的DDS芯片AD9959，电源部分采用能提供5 V和3．3 V的稳压开关电源。系统的设计框图如图1所示。

1．2 AD9959芯片
AD9959是美国ADI公司最新推出的一款四通道、低功耗、高速直接数字频率合成器，采样频率高达500 MSPS。该芯片内部集成了4个DDS内核，可对4个内部同步输出通道进行独立编程。通过1个公用系统时钟在芯片内部同步其独立的通道，每个通道的功率小于165 mW。可以实现最多16级的频率、相位和幅度调制(FSK，PSK，ASK)。通过应用数据到配置管脚可控制调制水平。另外，也可以工作在线性扫频、扫相或扫幅模式。应用到雷达和测量仪器中，还可以对由于模拟处理(例如滤波、放大)或者PCB布线失配而产生外部信号通道的不均衡进行有效的校正。