高精度丈量往往需选用高精度、高安稳性、高分辨率的频率信号源。选用多个锁相环构成的频率组成器，电路杂乱、价格昂贵，且信号树立时间长、动态特性较差。近年来开展起来的直接数字式频率组成器(DDS)选用高速数字电路和高速D/A转化技能，具有以往频率组成器难以到达的长处，如频率转化时间短(20ns=、频率分辨率高(0.01Hz)、频率安稳度高(10-7至10-8)、输出信号频率和相位可快速程控切换等，因而能够很容易地对信号完成全数字式调制。并且，因为DDS是数字化高密度集成电路产品，芯片体积小、功耗低，因而能够用DDS构成高性能频率组成信号源而替代传统频率信号源产品。
咱们选用Analog公司的AD9835 DDS专用芯片规划了一种由单片机及核算机操控的组成信号源，首要技能目标如下：
频率规模：0.1Hz～10MHz
频率分辨率：0.1Hz
频率安稳度：1×10-7
输出起伏：0～±10V可调
输出波形：正弦波、方波(TTL电平)、PSK、FSK、扫频本信号源有能够恣意切换的两种操控方法：一种是用PC机上的并口传递操控指令及参数，为此咱们用VB编写了Windows 9x操作体系下的操控界面，经过该程序能够十分容易地设定各种操控参数;另一种是用单片机操控，经过面板按钮设定参数和挑选功用菜单，便于户外脱机运用。
1 DDS作业原理
1.1 DDS技能
AD9835中运用的DDS技能是从接连信号的相位Φ动身，将一个余弦信号取样、量化、编码，构成一个余弦函数表储存在ROM中。组成时改动相位增量，因为相位增量不同，一个周期内的取样点数也不同，这样发生的正弦信号频率也就不同，然后到达频率组成的作用。
在这里，余弦波信号自身对错线性的，而其相位是线性的(如图1所示)。
因而，每隔一段时间Δt(时钟周期)，有对应的相位改动ΔP，即
ΔP=ωΔt=2πfΔt ?1
从(1)式可得组成信号的频率f为：
f=?ΔP×fmc/2π ?2
式中，fmc为固定时钟频率，fmc=1/Δt，经过改动相位值ΔP就能够改动组成信号的频率f。 DDS芯片AD9835原理框图如图2所示。
其间，相位累加器为32位，取其高12位作为读取余弦波形存储器的地址。每一次，时钟使相位累加器的输出也即余弦ROM寻址地址递加频率设定数据K，对应的波形相位改动为：
ΔP=2Πk/232 (3)
因而，改动相位累加器设定值K，就能够改动相位值ΔP，然后改动组成信号频率f。经简化，组成信号频率由下式决议：
f=K·fmc/232 ?4
式中，fmc=50MHz，用高安稳度晶体振荡器取得。K值在1
1.2 AD9835芯片内部结构
AD9835内部结构框图如图3所示
它有一个32位相位累加器，两个32位频率寄存器F0和F1(用于设定K值)，四个12位相位寄存器P0、P1、P2、P3。程控切换F0、F1时，可完成FSK和扫频功用;程控切换P0、P1、P2、P3时，可完成相位PSK调制。余弦函数表储存在ROM中。
32位相位累加器的输出值截取高12位后与12位相位寄存器Pi值相加，构成12位的相位地址，去寻址余弦ROM表。寻址得到的起伏值经10位的高速D/A转化后成为组成余弦信号。输出信号S对一切DAC输出噪声N之比SNR首要与D/A的位数有关，即与数字量化噪声有关。理论剖析可知10位D/A的SNR可达60.2dB，AD公司资料给出的AD9835实践SNR优于50dB。输出信号总谐波重量畸变量与两主号频率之比m=fmc/f有关，m值越大，谐波畸变越小;m值较小时，谐波畸变较大。为消除m较小的谐波畸变，输出端选用LC高阶低通滤波器滤除高次谐波。本例中运用的是5阶Butterworth低通滤波器，能够将50MHz以上的高次谐波下降至-60dB，彻底满意高精度信号源的要求。
图3中引脚FSELECT、PSEL0、PSEL1是外加调制信号，可用于对DDS进行直接位控调制，完成数字二值调频(FSK)和数字四值调相(PSK)。引脚FSYNC、SCLK、SDATA用来对DDS进行程控作业方式设定。数据传输方法为同步串行方法。图3中，AD9835能够设定为SLEEP、RESET作业方法，在SLEEP作业方法下，功耗仅为1.75mW。
2 DDS信号源规划
2.1 信号源框图
图4为体系框图。
开关SW切向上方时，信号源由单片机操控，作业方式、频率和相位参数由键盘设定，选用8位LED数码管显现，频率分辨率为0.1Hz，能够完成点频、扫频、PSW、FSK四种作业方式。开关SW切向下端时，则由PC机经过核算机并口进行程控，作业方式与单片机操控时相同。为确保0～10MHz的信号输出频带，滤波器选用无源LC 5阶滤波器。AD9835的D/A输出仅1.2V左右，信号经两级宽带高速运放扩大近20倍后输出。要满意大信号10V起伏输出时无失真，末级扩大器的摆率应满意S≥ωVm。在10MHz时，经核算，S≥600V/μs。
2.2 操控程序
无论是在PC机上用VB编程，仍是在单片机上用汇编言语编程，主程序框图根本共同，如图5所示。
在图5中，初始化是指对AD9835写入操控字，包含设置SLEEP、RESET、CLR、SYNC、SELSRC等位，还要挑选在今后的调制中运用管脚仍是串行操控位来操控AD9835。一旦设定后，AD9835将坚持设定状况不变，直到从头进行设置。
因为AD9835操控参数要求以同步串行方法输入，因而用PC机操控的时分，选用PC机并口输出的方法。用并口数据位线别离模仿帧同步FSYNC、同步时钟SCLK和串行数据SDATA，按参数要求将其串行化后装配成并行数据从并行口输出。别的，因为VB自身不具有口读写功用，因而需要用其他言语编写口读写功用函数后用动态链接库。DLL的方式调用，以完成口输出。本程序也能够和虚拟仪器组合运用，构成虚拟仪器界面的数字频率信号发生器。
2.3 实测成果
本仪器规划完成后已投入运用，各项目标到达规划要求。从丈量状况来看，DDS频率组成器的频率纯度和安稳度适当高。图6为组成器输出频率2MHz时的实测频谱图，图中纵向每分度为20dB，可见一次倍频起伏衰减约为-45dB。
图7为PSK相位跳变时的波形实测图，相位跳变值为90度，从波形能够看出，相位跳变的瞬时性和准确度十分好。能够准确操控相位是DDS的一个杰出长处，也是其它频率组成手法难以到达的。
图8为组成器输出频率从频率寄存器F0跳变到F1时的瞬态波形，波形衔接得十分好，中心没有操控失调的过渡带呈现，这也是DDS的杰出特色。
图9为FSK调制波形。
DDS组成信号源具有高安稳性、高精度、高分辨率、高速树立信号等杰出长处，是信号源开展的方向，在电子对抗、通讯与丈量等许多方面都有严重的使用价值。用DDS与PLD等芯片组合集成的专用AS%&&&&&%信号源芯片、微型程控式恣意波形信号源专用芯片也行将面世，这将是信号源技能的一大革新。使用砷化镓及其它高速资料和技能，能够使DDS频率进一步向高端延伸，然后使其在软件无线电方面具有重要的含义。
