DDS 和 PLL 组合方案 

在上两节中,已经对锁相与数字频率合成技术进行了详细的论述。直接数字 频率合成器(DDS)有着极高的频率分辨率和很短的转换时间,但工作带宽与最 高输出频率会受到较大限制;而锁相环路可以有很高的工作频率和带宽,但频率 的转换时间比较长而且频率分辨率远远不及 DDS 高。由此可看出 DDS 和 PLL 的 优劣都比较明显,可将两者结合到一起,取长补短,可以获得更高性能的频率合 成器,使设计的频率合成器在频率分辨率、调频时间、相位噪声、杂散等指标中 都有很好的性能。DDS 和 PLL 的组合频率合成方案有多种,它们在输出频谱的纯 度、频率转换时间和电路的复杂程度等方面有着一定程度的不同。下面将介绍几 种最常见的 DDS 和 PLL 组合方案。 

 (1)DDS 内嵌 PLL 方案 如图 3-11 所示为该方案示意图,其输出频率和频率分辨率分别为:

image.png

如上图所示,该方案的优点是,DDS的输出不需要经过PLL倍频,DDS输出相位噪声和杂散性能不会下降,所以该方案具有较低的相位噪声和杂散,而整个频率合成器的频率分辨率由DDS决定,利用了DDS频率分辨率的优点。该方案的缺点是由于DDS具有高的分辨率,为了保证频率覆盖,则要求有BW。ns≥f,导致带通滤波器的设计制作困难。该方案的调频时间取决于PLL,从而牺牲了DDS调频速度快的优点。

(2)DDS激励PLL方案

如图3-12所示为该方案示意图。

image.png

该方案优点是充分利用了锁相环路的窄带滤波性能,对提高带外杂散抑制度有很好的效果。采用DDS的输出频率作为高的鉴相频率可以提高锁相环的转换速度,同时利用直接数字频率合成的高分辨率特性保证了小的频率步进。该方案缺点在于由于DDS相位截断和DAC的非线性产生的杂散在PLL的倍频作用下会放大N倍。

(3)DDS和PLL外混频方案

如图3-13所示为该方案示意图。其输出频率与频率分辨率分别为:

image.png

这个设计方案的优点是利用 DDS 保证其频率分辨率,用 PLL 保证其工作频率和带宽。整个系统的频率分辨率和跳频时间均为 DDS 决定,而且 DDS 的输出不需经过 PLL 的倍频,因此相位噪声和杂散不会恶化。该方案的缺点是 DDS 的杂散因为混频作用搬迁到了高频段,使后端带通滤波器的设计制作难度增大.

3.4本章小结

本章先是全面介绍了直接数字频率合成(DDS)和锁相环频率合成(PLL)技术,包括它们的结构、原理以及各自的优缺点。最后又介绍了几种经这两种技术相结合的频率合成方案,比较了它们的优缺点,为下一步选择方案提供依据。

(未完,待续……)

雷达物位计DDS和PLL基本工作原理 (1)

雷达物位计DDS和PLL基本工作原理 (2)

雷达物位计DDS和PLL基本工作原理 (3)

雷达物位计DDS和PLL基本工作原理 (4)


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