相位差可調的雙通道信號發(fā)生器的設計

摘要：為了調節(jié)兩路相同頻率正弦信號之間的相位差，采用DDS技術設計了相位關系可調的雙通道信號發(fā)生器。該信號發(fā)生器的輸出頻率范圍為0Hz～150MHz，頻率分辨率為1μHz，相位調節(jié)范圍為0°～360°，分辨率為0．022°。它不僅可輸出兩路相同頻率、相位差可調的正弦信號，而且可分別作為兩路獨立的可調頻、調幅、調相的信號發(fā)生器使用。

    關鍵詞：相位差 直接數(shù)字頻率合成 信號發(fā)生器

正弦信號發(fā)生器作為電子技術領域中最基本的電子儀器，廣泛應用于航空航天測控、通信系統(tǒng)、電子對抗、電子測量、科研等各個領域中[1～2]。隨著電子信息技術的發(fā)展，對其性能的要求也越來越高，如要求頻率穩(wěn)定性高、轉換速度快，具有調幅、調頻、調相等功能，另外還經常需要兩路正弦信號不僅具有相同的頻率，同時要有確定的相位差。

要實現(xiàn)兩路信號具有確定的相位差，通常有兩種實現(xiàn)方法：—‘種是采用移相器實現(xiàn)，如阻容移相網(wǎng)絡、電感移相器、感應分壓器移相器等。這種方法有許多不足之處，如移相精度受元件特性的影響大、移相精度差、移相操作不方便、移相角受負載和時間等因素的影響而漂移等；另一種是采用數(shù)字移相技術，這是目前移相技術的潮流[3]。數(shù)字移相技術的核心是先將模擬信號或移相角數(shù)字化，移相后再還原成模擬信號。本文采用直接數(shù)字頻率合成技術設計了雙通道正弦信號發(fā)生器，可以輸出兩路頻率相同、相位差可調的正弦信號。兩通道還可以獨立使用，分別進行調頻、調幅及調相。該信號發(fā)生器具有頻率穩(wěn)定度高及調頻、調相迅速的優(yōu)點。

1 直接數(shù)字頻率合成器的基本原理

頻率合成是指對一個標準信號頻率經過一系列算術運算，產生具有相同精度和穩(wěn)定度的大量離散頻率的技術。頻率合成有多種實現(xiàn)方法，其中直接數(shù)字頻率合成技術與傳統(tǒng)頻率合成技術相比具有難以比擬的優(yōu)點，如頻率切換速度快、分辨率高、頻率和相位易于控制等[4～5]因此得到越來越廣泛的應用，成為當今現(xiàn)代電子系統(tǒng)及設備中頻率源設計的首選。

直接數(shù)字頻率合成器由參考時鐘、相位累加器、正弦查詢表和D／A轉換器組成，如圖1所示。

直接數(shù)字頻率合成技術是根據(jù)相位間隔對正弦信號進行取樣、量化、編碼，然后儲存在EPROM中構成一個正弦查詢表。頻率合成時，相位累加器在參考時鐘的作用下對時鐘脈沖進行計數(shù)，同時將累加器輸出的累加相位與頻率控制字K預置的相位增量相加，以相加后的吉果形成正弦查詢表的地址；取出表中與該相位對應的單元中的幅度量化正弦函數(shù)值，經D／A轉換器輸出模擬信號，再經低通濾波器平滑得到符合要求的模擬信號。相位累加器的最大計數(shù)長度與正弦查詢表中所存儲的相位分隔點數(shù)相同，由于相位累加器的相位增量不同，將導致一周期內的取樣點數(shù)不同，在取樣頻率(由參考時鐘頻率決定)不變的情況下，輸出信號的頻率也相應變化。如果設定累加器的初始相位，則可以對輸出信號進行相位控制。 由采樣原理可知，如果使用兩個相同的頻率合成器，并使其參考時鐘相同，同時設定相同的頻率控制字、不同的初始相位，那么在原理上就具備了實現(xiàn)輸出兩路具有一定相位差的同頻信號的可能性。

AD9852是ADI公司生產的高集成度的頻率、相位、幅度可調的直接數(shù)字頻率合成器，內部集成了高性能D／A轉換器、高速比較器、程序寄存器、參考時鐘倍頻器及可實現(xiàn)各種運算的高

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