DDS的调频信号发生器的硬件设计与仿真

字：MCU通过片上集成的UART接口与外部控制模块进行通信，外部控制模块采用异步通信方式将字等指令发送给MCU。MCU收到的指令信号进行处理，并提取出用户要求的字。

　　调频波频率控制字：MCU将调制信号频率控制字与载波频率控制字相加作为调频波的频率控制字并按照DDS的频率控制字格式进行处理后送入DDS。

　　低通滤波器

　　DDS采用数字化技术，最终合成信号是经D/A转换后得到的，其频谱含有丰富的高次频谱分量，为了得到频谱纯净的信号输出，必须要用低通滤波器将他们滤除，要求滤波器的衰减特性要陡直，延迟时间要短。

　　软件设计

　　整个系统采用模块化程序设计，采用C语言编写，便于移植，可读性强，主要是根据AD9958的频率控制字格式，通过MCU将这些控制字写入AD9958内部的寄存器中，从而产生相应的频率。软件主要实现两个方面的功能：系统初始化和频率控制字写入。

　　系统初始化：包括MCU自身的初始化配置，以及按照AD9958芯片的寄存器配置方式，向AD9958写入系统时钟、工作模式以及通道选择等配置指令。

　　频率控制字写入：为完成一次频率控制字更替，MCU需要按照AD9958的频率字写入格式发送一次通道指令，共40位，高8位为寄存器地址(0x04)，低32位为频率控制字。在一个ADC采样周期内，必须将通道指令发送完毕，才能使输出频率按照ADC采样频率不断更新，从而实现数字调频。AD9958的指令写入方式可分为串行装入和并行装入，本系统采用串行方式装入，由MCU直接送给AD9958频率控制字。在每个系统时钟(SCLK)的上升沿由数据输入口SDIO_0移入一位控制字，连续40个SCLK周期即可将40位控制字装入缓冲寄存器中。在更新信号(IO_UP)信号上升沿到来以后，控制字传输到控制寄存器中，AD9958的两个通道同时更新输出频率。仿真结果

　　在实际应用中，为了提高分辨率并突破波形存储器容量的限制，通常采用相位截断技术，相位截断的存在会产生相位截断误差，从而引起杂散频谱分量。由于对杂散的分析比较复杂，本文在不考虑相位截断误差的情况下，按照上述的硬件设计方法搭建相应的Matlab仿真平台，对此数字合成调频调频信号的方法进行了仿真，结果如图 2所示。

　　按照系统设计要求，假设需要产生的调频波载波频率为200 MHz，调制频偏为45 MHz。为便于分析，假设调制信号为30 MHz的正弦信号。按照前面分析，载波频率控制字为0x66666666，调制信号。如图 2 所示，(a)和(b) 分别给出了DDS的两个通道DDS-1和DDS-2输出的载波的载波频率为100MHz的调频波的波形图和频谱图;(c)和 (d) 给出了两个通道的调频波经过混频以及滤波等处理以后得到的载波频率为200 MHz的调频波的波形图和频谱图。从(b)和(d)的频谱图可以看出，在载波分量的两侧对称的出现了以30 MHz为间隔 的新的频谱分量，与理论上的单音调频波的频谱结构是一致的。

　　结语

　　本文讨论了一种基于双通道DDS芯片AD9958的调频信号的合成方法。它充分利用现有的DDS芯片产生跨频段的调频信号，输出载波频率和频偏可编程，最小频率分辨率高，可达0.116Hz，最高输出频率为400MHz，具有非常高的精度和频率稳定性，同时可以降低成本、功耗，减小体积。调频信号发生器的硬件电路简单，通用性强，实际上也可以配置MCU控制指令，使得DDS产生其它任意波形信号。目前，本文提出的利用AD9958与MCU相结合的数字调频信号发生器设计方案已经在某工程项目中得到实际应用。