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高性能DDS信号发生器的设计研究

张汉富  
【摘要】: 直接数字频率合成器是利用采样定理产生正余弦输出的合成器,具有快速频率转换,极高的频率分辨率,低相位噪声,变频相位连续,并能在数字域内直接调相、调频等优点,在通信系统中得到了广泛应用。设计的挑战在于实现高纯净频谱、高速和低功耗。但是传统的基于ROM实现的DDS中的ROM功耗及速度影响了整个DDS性能,并逐渐成为高性能DDS设计的瓶颈。随着现代通信系统对频率合成技术提出越来越高的要求,低相位、高纯谱和高速捷变的频率合器将是频率合成技术发展的主要目标。DDS作为最主要的一种频率合成器,必须解决当前传统DDS限制其发展的问题。 本文在分析了传统DDS结构及其杂散的基础上,首先提出了一种新的幅度压缩技术,通过3次分割实现节省4位ROM存储字节数的目的;然后设计一种新型无ROM的数字频率合成器,这种设计是利用8段线性插值实现相幅转换,没有使用ROM和乘法器;并通过合理选择各段的系数来减小系统的复杂度,优化后的系统实现了高速,低功耗的目的;最后在0.18μm工艺库综合下,仿真得到最大时钟频率为150MHz、SFDR约为-61dBc、面积仅为0.05 mm~2,相比传统DDS,具有较高速、小面积、低功耗的优点,提高了系统性能。


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