[发明专利]一种用于电学多功能校准平台的高精度DDS频率合成器

说明书

本发明涉及一种用于电学多功能校准平台的高精度DDS频率合成器。相位累加器与频率控制字进行累加运算，每当一个时钟脉冲到来时，相位累加器以频率控制字为步长而不断增加；相位累加器的输出结果经过相位截断处理后得到波形寄存器的查找表地址，波形寄存器存有一个完整周期正弦波的数字幅度信息，每一个查找表的地址对应正弦波中0°‑360°范围的一个相位点，波形寄存器把输入的地址信息映射成正弦幅度信号，同时输出至数模转换器中转换为阶梯型模拟波形，由低通滤波器将其平滑为频谱纯净的正弦波信号作为输出。本发明可产生高精度高稳定度的频率信号，具有输出频率时间短、频率转换速度快、频率稳定度高、分辨率高，输出频率准确、杂散抑制好等特点。

技术领域

本发明涉及一种用于电学多功能校准平台的高精度DDS(直接数字式)频率合成器，可应用于电学多功能校准平台频率特性测试中的高精度标准激励源产生，同时也可应用于通信、雷达等诸多领域的激励信号源。

背景技术

频率合成器是现代电子系统的重要组成部分，它作为电子系统的心脏，在通信、雷达、导航、遥控遥测、仪器仪表等许多领域中得到了广泛的应用。随着电子技术的不断发展，各类电子系统对频率合成器的要求越来越高，对相位噪声、频率转换时间、频率分辨率、相对工作带宽，体积及功耗等多种指标都提出了高的要求，而传统的频率合成方法设计的信号源在功能、精度等方面存在频率精度低、分辨率不高、频带窄、输出波形有限等缺陷和不足，不能满足实际要求。在电学多功能校准平台频率特性测试中，需要提供标准激励源对检测设备的性能进行校验。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于电学多功能校准平台的高精度DDS频率合成器，以满足上述需求。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种用于电学多功能校准平台的高精度DDS频率合成器，包括相位累加器、系统时钟、波形寄存器、数模转换器和低通滤波器；相位累加器由N位全加器和N位累加寄存器级联而成，与频率控制字进行累加运算，每当一个时钟脉冲到来时，相位累加器以频率控制字为步长而不断增加；相位累加器的输出结果经过相位截断处理后得到波形寄存器的查找表地址，波形寄存器存有一个完整周期正弦波的数字幅度信息，每一个查找表的地址对应正弦波中0°-360°范围的一个相位点，波形寄存器把输入的地址信息映射成正弦幅度信号，同时输出至数模转换器中转换为阶梯型模拟波形，由低通滤波器将其平滑为频谱纯净的正弦波信号作为输出。

FPGA芯片作为DDS数据处理芯片，相位累加器和随机发生器由FPGA内部逻辑资源编程实现，波形寄存器由FPGA内部存储资源构成。

系统时钟由外部有源晶振给出。

低通滤波器为七阶椭圆滤波器，由LC网络构成。

频率控制字为变量，用于控制DDS输出正弦的频率。

随机发生器给相位累加器持续加入扰动信号。

幅值控制集成于数模转换器中。

N位的频率控制字的计算方法为：

fw[N-1:0]＝2^Nf_o/f_s

f_w表示频率控制字，f_s为系统时钟，f_o为DDS的输出频率。

相位累加器的输出结果经过相位截断处理后得到波形寄存器的查找表地址，一个相位序列可用来同时寻址两个查找表，两个查找表中分别存放正弦和余弦幅度序列，可实现正弦波和余弦波的同时合成，即正交输出。

本发明所取得的有益效果为：