基于AD9959的四通道高频信号源研制

摘要：设计了一种以直接数字频率合成(DDS)芯片为核心的四通道高频信号源，每通道均可独立输出1 Hz～200 MHz的高频正弦波信号，输出幅度范围为1 mVpp～4 Vpp，谐波失真小于等于5％，且通道之间相位均独立可调。介绍了AD9959芯片的主要功能，给出了信号处理电路的设计及PCB板的电磁兼容设计。信号源经实际测试，输出频率范围、输出幅度范围和通道间相位调节等技术指标均达到设计要求。
关键词：AD9959；信号处理；电磁兼容；高频信号源

0 引言
信号发生器是科学实验、工业生产等各个领域必不可少的电子仪器，目前，常用的信号发生技术主要有：基于模拟电子技术、锁相频率合成、直接频率合成和直接数字频率合成(DDS)等几种。近几年来，随着科学技术的进步，信号发生技术也获得了充足的发展，并且向高频率、高分辨率、高稳定性和多通道等几方面发展，基于DDS的信号发生技术，具有高分辨率、高稳定性等一系列优点，且能实现多波形、多通道和输出频率从极低频至高频(大于200 MHz)的信号输出，是信号发生技术的发展方向。以美国ADI公司为代表研发、生产了AD9XXX系列DDS芯片，已广泛应用于各类信号发生器及其他各项领域。本文详细介绍由美国ADI公司最新推出的AD9959 DDS芯片构成的四通道信号源的研制，信号源的每个通道均可独立输出1 Hz～200 MHz的宽带正弦波信号，输出幅度范围为1 mVpp～4 Vpp，谐波失真小于等于5％，且通道之间相位均独立可调。

1 AD9959芯片简介
AD9959 DDS芯片是美国ADI公司近年来推出的四通道、内部时钟频率高达500MHz的直接数字频率合成器芯片。采用56脚LFCSP封装，1．8 V供电，低功耗。可直接输出高达200 MHz的模拟正弦波信号，每通道幅度、相位均独立可调。
AD9959的主要特征如下：
(1)4个独立的DDS通道，每个通道能独立控制频率、相位和幅度；
(2)具有频率、相位、幅度线性扫描、调制功能；
(3)32位频率控制寄存器；
(4)14位相位偏移控制寄存器；
(5)10位幅度输出控制寄存器；
(6)具有高速的串行I／O口。
AD9959具有16级的频率、相位或幅度调制，由外部管脚输入数据控制。支持频率、相位或幅度线性扫描和调制，广泛应用于雷达和其他仪器设备。

2 四通道宽带信号源的组成
四通道宽带信号源主要由AD9959芯片及外围电路、差动放大器、低通滤波器、宽带放大器、数控衰减器和单片机控制电路等几部分组成，如图1所示。