DDS技術在高頻石英晶體測試系統中的應用

2．3 信號源軟件設計
處理器STM32F103控制AD9912輸出頻率信號，主要是通過SPI向AD9912的寄存器中寫入對應的值。
由于選用25 MHz的高性能恒溫石英晶體作為參考時鐘，需要使能系統時鐘PLL，應將寄存器0x0010的第4位設置為邏輯0。
寄存器0x01A0～0x01AD為輸出信號控制字，其中0x01A0～0x01A5為保留寄存器，0x01A6～0x01AB為頻率控制字，0x01AC～0x01AD為相位控制字。
輸出信號頻率與頻率控制字關系為：
fDDS=(FTW／248)fs (1)
式中：fDDS為AD9912輸出信號頻率；FTW為頻率控制字；fs為AD9912的系統時鐘頻率。
由式(1)得到：
FTW=round[248(fDDS／fs)] (2)
例如，當fs=1 GHz，fDDS=19．44 MHz，則FTW=5 471 873 547 255(即0x04FA05143BF7)。
輸出信號相位與相位控制字關系為：
△φ=2П(△phase／214) (3)
式中：△φ為AD9912輸出信號相位；△phase為相位控制字。由于信號源需要應用于高頻石英晶體測試系統中，所以，不能只輸出一個固定頻率的信號，必須輸出掃頻信號。測試之前，通過健盤或觸摸屏輸入待測晶體的標稱頻率、起始掃描頻率、終止掃描頻率、掃描步進頻率，處理器根據式(2)算法，由掃描步進頻率計算出掃描步進控制字(以下稱為FTWstep)。圖8所示為信號源應用于高頻石英晶體測試系統的軟件流程圖。

3 實驗結果
信號源的精度和穩定度直接影響到測試系統測量石英晶體頻率的精度和穩定度。因此，使用CNT-90型頻率計測量本系統信號源輸出的信號頻率。實驗結果表明，信號源輸出信號頻率的精度高于±0．1 ppm，頻率的穩定度高于±0．1ppm，實驗數據如表1所示。

表中，f為設定的頻率值；f為實際測量的頻率平均值；△f／f為相對偏差。

4 結語
本設計成功地把DDS技術應用到高頻石英晶體測試系統中。實現了基于DDS技術的寬帶信號源。該信號源具有輸出頻率范圍寬、精度高、穩定度高、頻率分辨率高，頻率切換速度快的特點，從而滿足了高頻石英晶體測試系統對信號源的要求。