圖1.二進製FSK (a)和PSK (b)調製。

 

直接數字頻率合成器(DDS)的調製輸出能以相位連續或相位相幹方式實現頻率和/或相位切換（如圖1所示，另見"利用多通道DDS實現相位相幹FSK調製," ），使DDS技術成為FSK和PSK兩種調製方式的理想選擇。

 

本文將介紹如何利用兩個同步DDS通道來實現零交越FSK或PSK調製器。在此，我們將利用AD9958雙通道、500 MSPS、純粹的DDS（見附錄）來(lai)實(shi)現(xian)零(ling)交(jiao)越(yue)切(qie)換(huan)頻(pin)率(lv)或(huo)相(xiang)位(wei)，但(dan)是(shi)任(ren)何(he)雙(shuang)通(tong)道(dao)同(tong)步(bu)解(jie)決(jue)方(fang)案(an)應(ying)該(gai)都(dou)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)這(zhe)一(yi)功(gong)能(neng)。在(zai)相(xiang)位(wei)相(xiang)幹(gan)雷(lei)達(da)係(xi)統(tong)中(zhong)
，零(ling)交(jiao)越(yue)切(qie)換(huan)可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)目(mu)標(biao)特(te)征(zheng)識(shi)別(bie)所(suo)需(xu)要(yao)的(de)後(hou)期(qi)處(chu)理(li)量(liang)，而(er)且(qie)在(zai)零(ling)交(jiao)越(yue)PSK可以減少頻譜散射。

 

盡管AD9958 DDS通(tong)道(dao)的(de)兩(liang)個(ge)輸(shu)出(chu)相(xiang)互(hu)獨(du)立(li)，但(dan)它(ta)們(men)共(gong)用(yong)一(yi)個(ge)內(nei)部(bu)係(xi)統(tong)時(shi)鍾(zhong)，並(bing)在(zai)同(tong)一(yi)矽(gui)片(pian)上(shang)，因(yin)此(ci)

，當(dang)溫(wen)度(du)和(he)供(gong)電(dian)發(fa)生(sheng)變(bian)化(hua)時(shi)，它(ta)們(men)比(bi)同(tong)步(bu)的(de)多(duo)個(ge)單(dan)通(tong)道(dao)器(qi)件(jian)的(de)輸(shu)出(chu)具(ju)有(you)更(geng)加(jia)可(ke)靠(kao)的(de)通(tong)道(dao)間(jian)一(yi)致(zhi)性(xing)。另(ling)外(wai)，不(bu)同(tong)器(qi)件(jian)間(jian)可(ke)能(neng)存(cun)在(zai)的(de)工(gong)藝(yi)差(cha)異(yi)性(xing)也(ye)大(da)於(yu)同(tong)一(yi)矽(gui)片(pian)上(shang)兩(liang)個(ge)通(tong)道(dao)之(zhi)間(jian)的(de)工(gong)藝(yi)差(cha)異(yi)性(xing)，由(you)此(ci)使(shi)多(duo)通(tong)道(dao)DDS成為零交越FSK或PSK調製器的首選。

 

圖2.零交越FSK或PSK調製器的設置。

 

任何DDS的一個關鍵元件是相位累加器，在本方案中，其位寬為32位。當累加器溢出時，會保留任何剩餘值。當累加器溢出而無餘數時（見圖3），輸出正好為相位0
，DDS引擎從時間0時的值開始工作。零溢出的發生速率被稱為DDS的完全重複率(GRR)。

 

圖3.累加器溢出的基本DDS。

 

GRR由DDS頻率調諧字(FTW)最右側的非零位決定

，其計算公式如下：

 

GRR = FS/2n

 

其中：

 

FS是DDS的采樣頻率。 

 

n是FTW最右側的非零位。

 

例如
，設一個采樣頻率為1 GHz的DDS采用32位傳號FTW和空號FTW
，其二進製值如下所示。此時

，兩個FTW之一最右側的非零位是第19位，因此
，GRR = 1 GHz/219
，約合1907 Hz。

 

Mark (CH0) 00101010 00100110 10100000 00000000

 

Space(CH0) 00111010 11110011 11000000 00000000

 

GRR  (CH1) 00000000 00000000 00100000 00000000

 

DDS本身即以相位連續方式開關頻率。這意味著，當頻率調諧字變化時
，不會出現瞬時相位變化。即是說，當新的FTW有效時，累加器將從其當前所處相位開始累加新的FTW。但是
，相位相幹卻要求瞬時轉換至新頻率的相位，就如新頻率始終存在一樣。因此，為了使標準DDS能實現相位相幹的FSK頻率切換，從傳號頻率到空號頻率的變換必須在兩個頻率具有相同的絕對相位時進行。為了以相位相幹方式實現零交越切換，DDS必須在0度進行頻率轉換（即當累加器的溢出剩餘量為零時）。因此，我們必須確定相位相幹零交越發生的常數。如果已知傳號和空號FTW的GRR，則兩個GRR（若不同）中較小者為所需相位相幹零交越點

 

在實現相位相幹零交越切換時必須遵循三條標準：

 

1.必須能確定與圖2中CH0關聯的傳號和空號FTW二者中較小的GRR。

2.必須將第二DDS通道（圖2中的CH1）同步至圖2的CH0
，並使FTW中除對應於較小GRR的一位之外全部為零。

3.必須能利用第二通道的翻轉來在圖2中CH0上觸發頻率變換。

 

不幸的是
，在DDS累lei加jia器qi達da到dao零ling時shi與yu輸shu出chu端duan出chu現xian零ling相xiang位wei時shi二er者zhe之zhi間jian的de延yan遲chi會hui進jin一yi步bu增zeng加jia解jie決jue方fang案an的de複fu雜za程cheng度du。可ke喜xi的de是shi，該gai延yan遲chi是shi恒heng定ding不bu變bian的de。對dui於yu理li想xiang解jie決jue方fang案an，必bi須xu對dui輔fu助zhu通tong道dao進jin行xing相xiang位wei調tiao整zheng，以yi補bu償chang該gai延yan遲chi。AD9958的兩個通道都有一個相位偏移字，可用其來解決這一問題。

 

AD9958雙通道DDS產生如圖4、圖5和圖6所示的結果。圖4和圖5所示為相位連續FSK切換與零交越FSK切換之間的關係。圖5同時展示了相位連續切換和相位相幹切換。圖6所示為在多個頻率之間切換的偽隨機序列(PRS)數據流的結果。

 

圖4.相位連續FSK轉換。

 

圖5.零交越FSK轉換。

 

圖6.零交越（多次FSK轉換）。

 

AD9958雙通道DDS產生如圖7和圖8所示的結果。這些圖所示為相位連續BPSK切換與零交越BPSK切換之間的關係。

 

圖7.相位連續BPSK轉換。

 

圖8.零交越BPSK轉換。

 

附錄

 

雙通道
、10位、500 MSPS直接數字頻率合成器

 

AD9958 雙通道直接數字頻率合成器(DDS)功能完善，內置兩個10位、500 MSPS電流輸出DAC
，如圖9所示。兩個通道共用一個係統時鍾，因此本身就具有同步功能；在需要兩個以上的通道時
，可以使用額外的封裝。各通道的頻率
、相位和幅度可以獨立控製，使其可以為係統相關失配提供校正。這些參數可線性掃描
；或者可為FSK
、PSK或ASK調製選擇16個電平。輸出正弦波可以32位頻率分辨率
、14位相位分辨率和10位幅度分辨率進行調諧。AD9958采用1.8 V內核電源供電，與3.3 V I/O電源邏輯兼容，功耗為315 mW（所有通道開啟）和13 mW（關斷模式）。額定溫度範圍為–40°C至+85°C，采用56引腳LFCSP封裝，千片訂量報價為20.24美元/片。

 

圖9.AD9958框圖。

 

 

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