级联DDS低杂散技术研究

论文摘要

直接数字频率合成(DDS)是频率合成的重要方法之一,其频率步进极细、频率切换速度快、相位噪声低、易于功能扩展和全数字便于集成等诸多优势,成为现代众多电子系统的关键部件之一,在多种通信系统中得到了广泛应用。但是DDS采用全数字化结构,使其输出频率较低,绝对频率覆盖小,输出杂散较大。其中输出杂散较大和频率覆盖带宽小一直是制约传统DDS进一步发展及应用的主要因素,单一的DDS合成技术无法同时满足带宽大和杂散小的要求。因此,如何大幅度抑制DDS的输出杂散的同时拓宽其频率覆盖带宽成为频率合成研究的一个难点和热点。本文首先对DDS的系统架构、技术指标、性能优势和系统及主要组成部分的工作原理进行了分析和研究。然后,对DDS杂散和相位噪声的产生机理进行了重点分析,并简要介绍了降低单个DDS杂散和相位噪声的传统方法和技术。其次,对级联DDS的工作原理、频谱特性和对杂散及相噪的改善机理等进行深入研究,并简要分析并联DDS工作原理和频谱特性,分析了基于级联DDS的低杂散输出的频率合成技术。最后,采用仿真优化和测试验证相结合的方法,在FPGA软硬件测试验证平台和基于商用DDS芯片的验证系统中,对传统DDS和级联DDS的输出杂散和相位噪声杂散抑制特性进行仿真和对比测试。仿真和测试验证结果表明,级联DDS能明显改善输出杂散性能,验证了级联DDS低杂散技术的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 频率合成技术的发展
• 1.3 直接数字频率合成技术目前存在的问题
• 1.4 国内外研究现状和发展态势
• 1.5 论文的工作
• 第二章 直接数字频率合成理论
• 2.1 DDS 的基本概念
• 2.2 DDS 的技术指标
• 2.3 DDS 的基本特性
• 2.4 DDS 的组成
• 2.4.1 相位累加器
• 2.4.2 正弦查表
• 2.4.3 D/A 转换器
• 2.4.4 低通滤波器
• 第三章 DDS 中杂散信号和相位噪声分析
• 3.1 DDS 的杂散分析
• 3.1.1 DDS 杂散产生的原因
• 3.1.2 DDS 杂散降低的方法
• 3.2 DDS 的相噪分析
• 3.2.1 DDS 相噪产生的原因
• 3.2.2 DDS 相噪降低的方法
• 第四章 低杂散DDS 技术研究
• 4.1 级联DDS 研究
• 4.2 并联DDS 研究
• 4.3 阵列DDS 研究
• 第五章 级联DDS 设计与测试
• 5.1 级联DDS 设计
• 5.2 级联DDS 实现和测试
• 5.2.1 用FPGA 仿真实现和测试
• 5.2.2 AD9959 硬件测试
• 5.2.3 无相位截断频率点测试
• 5.3 测试结果分析与改进
• 第六章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间的研究成果