在过去的几十年里,人们为此已经研制出了种类丰富的信号源,例如脉冲发生器、特定 函数发生器、任意波形发生器等等。而直接数字频率合成技术以其能输出任意波形,并且在 频率分辨率搞、转变速度快、相位噪声低、可编程和全数字化、方便集成的一系列的特点成 为人们研究信号发生的一个重要方向。
近年来随着电子技术的飞速发展,电子系统的复杂程度逐渐加深,同时对组成电子系统 的各个模块要求越来越高。信号源作为电子系统的核心组成部分,它的性能指标对整个电子 系统的性能有很大的影响与制约。同时随着工程应用范围的扩大比如各类无线电设备的蓬勃 发展,系统对于信号源的要求越来越高。在技术参数上频率范围的扩大、输出频率的上升、 频率分辨率逐渐下降、频谱纯度的提高。在实际的工程应用中,对于系统的体积、重量、功 耗、杂散电平、相位噪声等等也都提出了更严苛的要求。文献综述
信号发生的方式有很多,传统的直接频率合成技术通过采用模拟器件来实现对参考频率 的扩展与搬移,跟采用数字器件相比由于干扰的减少而使得信号的相位噪声有显著的降低, 并且这种频率合成方式具有很快的频率锁定速度。但是相对的,采用模拟器件也使得系统的 整个电路构成极度复杂,直接导致信号源的体积过大,与当今设备小型化的发展趋势完全相 悖。
同时传统振荡器产生的波形种类也十分有限、自动化程度低、准确度也较差,这都对电 子系统的发展与功能实现产生了限制。因此为了获得波形丰富、体积小、准确度高、频率高、 自动化程度高的信号源,必须在原有的频率合成技术上获得突破,以满足电子系统对高性能 信号源的需求。
集成电路与微电子技术的发展、计算机的广泛运用为新的频率合成技术的研制突破提供 了技术支撑,即本次课题所研究的直接数字频率合成技术。在此之前,也曾将控制理论引入 频率合成技术的研究,在这一方面产生了第二代间接频率合成技术,它的原理是利用锁相环 的跟踪特性,通过鉴相器的调谐信号来控制压控振荡器形成环路,输出相关的频率信号。这种方式有利有弊,优点是与传统频率合成技术相比它的电路实现了简化,并且保持了低相位 噪声的特点,但是缺点同样显著,由于增加了锁定的时间导致了电路输出频率转化的速度变 得很缓慢。而数字频率合成技术为高性能信号源的研制成功提供了技术支撑,由于人们引入 了数字信号处理技术,使得它与之前的两种频率合成技术相比具有很强的优势,具体体现在 频率分辨率实现了极大的提高、频率切换速度得到了加快、相位连续得到了保持、以及由于 数字技术的应用使得在功能扩展和集成的两个指标上得到了很大的突破,打破了电子系统进 一步发展的瓶颈。但在优点之外,它的缺点同样不可忽视,系统的结构日趋复杂,在小型化 和轻型化的两项指标上居高不下,在输出中噪声较大,并且出现了很难抑制的谐波分量,因 此对适用的电子系统提出了很大的要求,使得它的运用收到了一定程度的限制。
当然数字直接频率合成技术并不是信号源研制的终点,虽然上述列举的三种频率合成技 术已经获得了深入的研究和极大地改进优化,但是它们鲜明的优缺点仍旧无法掩盖,除此之 外,现代电子系统的发展趋势对信号源的技术指标也提出了新的要求,而旧有的频率合成技 术却越来越难以满足。于是新世纪以来,人们又开发出了新一代的频率合成技术,通过将过 往的频率合成方式进行综合组合、扬长避短,既混合频率合成技术。这种频率合成技术与现 代电子系统多样化的要求实现了呼应,例如运用 DDS 来激励 PLL。这种技术是如今应重点 跟踪研究的方向。