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直接数字频率合成(DDS)基本原理

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标签: DDS

DDS是直接数字式频率合成器(Direct Digital Synthesizer)的英文缩写,是一项关键的数字化技术。与传统的频率合成器相比,DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点,广泛使用在电信与电子仪器领域,是实现设备全数字化的一个关键技术。

随着数字技术在仪器仪表和通信系统中的广泛使用,可从参考频率源产生多个频率的数字控制方法诞生了,即直接数字频率合成(DDS)。其基本架构如图1所示。该简化模型采用一个稳定时钟来驱动存储正弦波(或其它任意波形)一个或多个整数周期的可编程只读存储器(PROM)。随着地址计数器逐步执行每个存储器位置,每个位置相应的信号数字幅度会驱动DAC,进而产生模拟输出信号。最终模拟输出信号的频谱纯度主要取决于DAC。

相位噪声主要来自参考时钟。

DDS是一种采样数据系统,因此必须考虑所有与采样相关的问题,包括量化噪声、混叠、滤波等。例如,DAC输出频率的高阶谐波会折回奈奎斯特带宽,因而不可滤波,而基于PLL的合成器的高阶谐波则可以滤波。此外,还有其它几种因素需要考虑,稍后将会讨论。

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