DDS雜散分析總結(jié).doc

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1、DDS雜散分析總結(jié)基于波形存儲(chǔ)的DDS（直接數(shù)字頻率合成器）技術(shù)具有頻率轉(zhuǎn)換時(shí)問(wèn)短、頻率分辨率高、輸出相位連續(xù)、穩(wěn)定度高、可編程、全數(shù)字化、易集成等突出優(yōu)點(diǎn)，因而得到廣泛的應(yīng)用。但是，由于DDS數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的固有特點(diǎn)，決定了其輸出信號(hào)頻譜雜散較大。如何抑制DDS輸出頻譜中的雜散就成為了研究的熱點(diǎn)。DDS原理介紹（略）從以下幾個(gè)方面說(shuō)明DDS的誤差雜散來(lái)源。一關(guān)于輸出頻率穩(wěn)定性DDS一般采用石英晶體振蕩器作為它的參考激勵(lì)源，假設(shè)晶體振蕩器的頻率誤差為△f,則DDS輸出信號(hào)的頻率為h=kx（fc土W）/2N輸出信號(hào)的相對(duì)

2、誤差為Uo=Wh所以，DDS輸出頻率的穩(wěn)定性和參考時(shí)鐘的頻率穩(wěn)定性是一致的。也就是說(shuō)只要保證了參考時(shí)鐘的穩(wěn)定性，就可以保證輸出頻率的穩(wěn)定。石英晶體具有極高的頻率穩(wěn)定度，采用溫度補(bǔ)償或恒溫的方法，頻率穩(wěn)定度可以達(dá)到10-7-10-10的數(shù)量級(jí)。因此DDS采用石英晶振作為參考頻率源，就能具有極高的頻率穩(wěn)定度。二相位截?cái)嗾`差在應(yīng)用中，通常要求DDS有較高的頻率分辨率，必須使DDS的相位累加器有較大的位數(shù),如常用的N=32,48。但是，考慮到ROM容量與成本低的限制，使得相位累加器的位數(shù)大于ROM的尋址位數(shù)P,在尋址的時(shí)候

3、，就只能采用相位累加器的高P位去尋址ROM中的數(shù)據(jù)，此時(shí)就會(huì)有N-P位的被舍去，這就造成了相位截?cái)嗾`差。當(dāng)然，若相位累加器的位數(shù)和ROM的尋址位數(shù)相同時(shí)，應(yīng)該是不存在相位截?cái)嗾`差的,但是這樣，一般ROM的位數(shù)并不高，所以會(huì)造成最終的頻率分辨率較低（這里我所考慮的是頻率控制字，也就是相位增量只取一位時(shí)的結(jié)果。在我看來(lái)，當(dāng)累積量取大于一位時(shí)候,無(wú)論累加器的位數(shù)與ROM的尋址位數(shù)相同與否，同會(huì)存在累加器與ROM的舍位，例如，當(dāng)累加量取2時(shí)，它是兩位兩位的加，所以必然在累加器與ROM中有一些位是取不到的，那這應(yīng)不應(yīng)該也算是

4、相位截?cái)嗄?？?yīng)該不算）。關(guān)于消除相位截?cái)嗾`差的一個(gè)直觀的想法就是在保證累加器位數(shù)較高的同時(shí)，增加ROM的位數(shù)，如果是直接通過(guò)增加ROM的容量，必然不太可行，所以，目前的較為流行的方法是通過(guò)壓縮ROM的方法來(lái)間接增大ROM的容量。壓縮ROM的方法目前有如下幾種：基于信號(hào)對(duì)稱(chēng)的方法三角近似法基于泰勒級(jí)數(shù)的線性插值法線性插值法（這些方法的具體原理不做解釋了，可查資料）這些方法可以簡(jiǎn)單的理解為，在未進(jìn)行壓縮之前，假設(shè)ROM的尋址位數(shù)為1024個(gè)，也就是說(shuō)ROM中有1024個(gè)數(shù)據(jù)，現(xiàn)在通過(guò)一定方法，將1024個(gè)數(shù)據(jù)壓縮成M個(gè)

5、數(shù)據(jù)（M<1024）,就是說(shuō)要實(shí)現(xiàn)1024個(gè)數(shù)據(jù)的ROM表，通過(guò)壓縮的辦法只需利用M（M<1024）個(gè)數(shù)據(jù)ROM表即可完成，這就實(shí)現(xiàn)了ROM表的壓縮。當(dāng)然，壓縮之后，尋址就要通過(guò)相應(yīng)的程序來(lái)執(zhí)行,比如說(shuō)對(duì)與正弦函數(shù)，可以只存四分之一周期的值，通過(guò)編程，使累加器地址取反，或者數(shù)據(jù)取反，就可以得到一個(gè)完整周期的正弦值。關(guān)于它的進(jìn)一步理解，我的想法是，因?yàn)榧偃缋煤琈個(gè)數(shù)據(jù)的ROM表來(lái)替代含有1024個(gè)數(shù)據(jù)的ROM表，其實(shí)這兩者并沒(méi)有什么差別，并不能達(dá)到減少截?cái)嗾`差的效果，因此，應(yīng)該講M個(gè)數(shù)擴(kuò)展成1024個(gè)數(shù)，具體的辦法

6、，可以讓一個(gè)數(shù)重復(fù)出現(xiàn)幾次，這樣一來(lái)，的1024個(gè)數(shù)據(jù)的ROM表的尋址位數(shù)就會(huì)間接地變成原來(lái)的1024/M倍。這樣才是真正的通過(guò)壓縮ROM達(dá)到間接增加尋址位數(shù)的目的。（錯(cuò)）以上的想法錯(cuò)誤的理解了壓縮ROM的含義。正徹的理解應(yīng)該是：以四分之一的正弦波為例，假如原來(lái)ROM'P存有1024個(gè)整周期的數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)壓縮后，只取四分之一即可，但是這四分之一應(yīng)該是分為1024份，而且沒(méi)有重復(fù)的數(shù)值出現(xiàn)，存在ROM中，而不是把四分之一的數(shù)據(jù)中的每個(gè)數(shù)重復(fù)出現(xiàn)4次，存入ROM電若是這樣，很明顯，精確度是沒(méi)有前一種方法高的。消除相位截?cái)?/p>

7、誤差目前常用的方法是抖動(dòng)注入法，它分為對(duì)相位和對(duì)幅度等的抖動(dòng)注入，下面對(duì)相位抖動(dòng)注入進(jìn)行說(shuō)明，工作原理如下：在每個(gè)時(shí)鐘脈沖到來(lái)后，抖動(dòng)器給相位累加器加人滿(mǎn)足一定統(tǒng)計(jì)特性的擾動(dòng)信號(hào)，目的是產(chǎn)生一些隨機(jī)數(shù)加在相位累加器的后面，破壞雜散信號(hào)的周期性，然后用抖動(dòng)信號(hào)與累加器的和的高幾位再去尋址ROM。由于抖動(dòng)打破了相位截?cái)嗾`差的周期性，其周?chē)碾s散信號(hào)得到抑制，從而提高了信號(hào)噪聲功率譜密度比，即提高了無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍，但同時(shí)會(huì)使雜散基底（？）有所增加。可將抖動(dòng)源集成在FPGA內(nèi)部，從而可在不增加FPGA內(nèi)部太多資源和運(yùn)算復(fù)雜

8、性的基礎(chǔ)上獲得較好的雜散抑制特性，從而改善系統(tǒng)性能。三幅度量化誤差ROM中存儲(chǔ)值是量化值而非模擬值，任何一個(gè)幅度值需要用無(wú)限位二進(jìn)制才能精確示,而ROM的數(shù)據(jù)位數(shù)D也就是它的輸出位數(shù)是有限的，因而相位幅值量化過(guò)程中將產(chǎn)生量化誤差，其信噪比近似為6.02D+1.76dB,可見(jiàn)隨著量化位數(shù)的增加，幅度量化信噪比提高。方法：直接增加ROM的容量，但是受到體積和容量