來源：電子技術應用 作者：馬年磊 沈保鎖

摘要：介紹了直接數字頻率合成（dds）技術的工作原理及特點，并給出了基于dds設計快速跳頻頻率合成器的方案。

關鍵詞：跳頻 dds ad9952 spi跳頻通信是擴頻通信的一種主要形式。由于其具有抗干擾、抗截獲的能力，并能做到頻譜資源共享，在當前軍事抗干擾通信系統中被廣泛應用。跳頻通信系統的一項重要參數是頻率的跳變速度。它在很多程度上決定了跳頻通信系統抗跟蹤式干擾的能力，這一點在電子對抗中尤為重要。因此，快速跳頻頻率合成器的設計就成為跳頻通信的關鍵之一。目前頻率合成主有三種方法：直接模擬合成法、鎖相環合成法和直接數字合成法。直接模擬合成法利用倍頻（乘法）、分頻（除法）、混頻（加法與減法）及濾波，從單一或幾個參數頻率中產生多個所需的頻率。該方法頻率轉換時間快（小于100ns），但是體積大、功耗大，目前已基本不被采用。鎖相環合成法通過鎖相環完成頻率的加、減、乘、除運算。該方法結構簡化、便于集成，且頻譜純度高，目前使用比較廣泛，但存在高分辨率和快轉換速度之間的矛盾，一般只能用于大步進頻率合成技術中。直接數字合成（dds）是近年來迅速發展起來的一種新的頻率合成方法。這種方法簡單可靠、控制方便，且具有很高的頻率分辨率和轉換速度，非常適合快速跳頻通信的要求。本文將介紹dds的工作原理，并給出基于dds的跳頻頻率合成器的設計。

1 dds的結構及工作原理直接數字頻率合成是采用數字化技術，通過控制和位的變化速度，直接產生各種不同頻率信號的一種頻率合成方法。

dds的結構原理圖如圖1所示，它由相位累加器、正弦rom表、d/a轉換器等組成。參考時鐘fr由一個穩定的晶體振蕩器產生，用它來同步整個合成器的各個組成部分。相位累加器由n位加法器與n位相位寄存器級聯構成，類似于一個簡單的加法器。每來一個時鐘脈沖，加法器就將頻率控制字k與相位寄存器輸出的累加相位數據相加，然后把相加后的結果送至相位累加器的數據輸入端。相位寄存器就將加法器在上一時鐘作用后產生的新相位數據反饋到加法器的輸入端，以使加法器在下一個時鐘的作用下繼續將相位數據與頻率控制字相加。這樣，相位累加器在參考時鐘的作用下進行線性相位累加。當相位累加器累加滿量進，就會產生一次溢出，完成一個周期性的動作，這個周期就合成信號的一個周期，累加器的溢出頻率也就是dds的合成信號頻率。

dds的工作原理是：在參考時鐘fr的控制下，頻率控制字k由累加器加以得到相應的相位數據，把此數據作為取樣地址，來尋址正弦rom表進行相位-幅度變換，輸出不同的幅度編碼；再經過d/a轉換器得到相應的階梯波；最后經低通濾波器對階梯波進行平滑處理，即可得到由頻率控制字決定的連續變化的輸出正弦波。

dds的輸出頻率f0、參考時鐘頻率fr、相位累加器長度n以及頻率控制字k之間的關系為：

f0=k×fr/2n

dds的頻率分頻率為：δf0=fr/2n

由于dds的最大輸出頻率受奈斯特抽樣定理限制，所以fmax=fr/2。

2 dds的特點及跳頻能力新一代的直接數字頻率合成器采用全數字的方式實現頻率合成，與傳統的頻率合成技術相比，具有以下特點：

（1）頻率轉換快。直接數字頻率合成是一個開環系統，無任何反饋環節，其頻率轉換時間主要由頻率控制字狀態改變所需的時間及各電路的延時時間所決定，轉換時間很短。

（2）頻率分辨率高、頻點數多。dds輸出頻率的分辨率和頻點數隨機位累加器的位數的增長而呈指數增長。分辨率高達μhz。

（3）相位連續。dds在改變頻率時只需改變頻率控制字（即累加器累加步長），而不需改變原有的累加值，故改變頻率時相位是連續的。

（4）相位噪聲小。dds的相位噪聲主要取決于參考源的相位噪聲。

（5）控制容易、穩定可靠。

衡量跳頻頻率合成器性能指標的因素有：頻率范圍、頻率分辨率、頻率轉換時間、頻率準確度和穩定度、頻譜純度等。其中，跳頻速度和頻率點數是決定跳頻通信系統性能的主要因素，系統的抗干擾和保密能力隨頻率點數的增高和跳速的加快而加強。從dds的特點可以看出，直接數字頻率合成器各個性能指標都較高，特別是其頻率轉換速度，因此它是實現快速跳頻頻率合成器的最佳選擇。

3 基于dds的跳頻頻率合成器的設計下面將給出一種基于dds的快速跳頻頻率合成器的設計。

3.1 dds芯片的選擇

現在流行的dds產品以analog devices公司的最多，主要有ad7008、ad9830～ad9835、ad9850～ad9854等十幾種芯片，形成從0～120mhz的寬輸出頻率范圍系列。此外，q