基于AD9959的四通道高頻信號源研制

摘要：設計了一種以直接數字頻率合成(DDS)芯片為核心的四通道高頻信號源，每通道均可獨立輸出1 Hz～200 MHz的高頻正弦波信號，輸出幅度范圍為1 mVpp～4 Vpp，諧波失真小于等于5％，且通道之間相位均獨立可調。介紹了AD9959芯片的主要功能，給出了信號處理電路的設計及PCB板的電磁兼容設計。信號源經實際測試，輸出頻率范圍、輸出幅度范圍和通道間相位調節等技術指標均達到設計要求。
關鍵詞：AD9959；信號處理；電磁兼容；高頻信號源

0 引言
信號發生器是科學實驗、工業生產等各個領域必不可少的電子儀器，目前，常用的信號發生技術主要有：基于模擬電子技術、鎖相頻率合成、直接頻率合成和直接數字頻率合成(DDS)等幾種。近幾年來，隨著科學技術的進步，信號發生技術也獲得了充足的發展，并且向高頻率、高分辨率、高穩定性和多通道等幾方面發展，基于DDS的信號發生技術，具有高分辨率、高穩定性等一系列優點，且能實現多波形、多通道和輸出頻率從極低頻至高頻(大于200 MHz)的信號輸出，是信號發生技術的發展方向。以美國ADI公司為代表研發、生產了AD9XXX系列DDS芯片，已廣泛應用于各類信號發生器及其他各項領域。本文詳細介紹由美國ADI公司最新推出的AD9959 DDS芯片構成的四通道信號源的研制，信號源的每個通道均可獨立輸出1 Hz～200 MHz的寬帶正弦波信號，輸出幅度范圍為1 mVpp～4 Vpp，諧波失真小于等于5％，且通道之間相位均獨立可調。

1 AD9959芯片簡介
AD9959 DDS芯片是美國ADI公司近年來推出的四通道、內部時鐘頻率高達500MHz的直接數字頻率合成器芯片。采用56腳LFCSP封裝，1．8 V供電，低功耗。可直接輸出高達200 MHz的模擬正弦波信號，每通道幅度、相位均獨立可調。
AD9959的主要特征如下：
(1)4個獨立的DDS通道，每個通道能獨立控制頻率、相位和幅度；
(2)具有頻率、相位、幅度線性掃描、調制功能；
(3)32位頻率控制寄存器；
(4)14位相位偏移控制寄存器；
(5)10位幅度輸出控制寄存器；
(6)具有高速的串行I／O口。
AD9959具有16級的頻率、相位或幅度調制，由外部管腳輸入數據控制。支持頻率、相位或幅度線性掃描和調制，廣泛應用于雷達和其他儀器設備。

2 四通道寬帶信號源的組成
四通道寬帶信號源主要由AD9959芯片及外圍電路、差動放大器、低通濾波器、寬帶放大器、數控衰減器和單片機控制電路等幾部分組成，如圖1所示。