DDS技术：指标和特点解析

1.技术指标

DDS的主要技术指标有分辨力、输出带宽和无杂散动态范围（SFDR）等。

（1）输出带宽

DDS输出的频率可以很低，因而输出带宽主要取决于DDS能输出的最高频率f_omax。

DDS能输出最高频率的理论值（采样定理）为系统时钟频率f_c的50%，即f_omax≤f_o/2，所以式（9-28）中K≤2^N-1。考虑到低通滤波器的特性和输出信号杂散的影响，一般取K=2^N-2，则DDS能输出的最高频率（输出带宽）为

DDS输出的相对带宽亦可做到很宽。

（2）频率分辨力、相位分辨力及幅度分辨力

1）频率分辨力也就是DDS的最小频率步进量，其值等于DDS的最低合成频率f_omin，可用式（9-27）表示，或式（9-28）中取K=1。若时钟f_c的频率不变，频率分辨力由DDS的相位累加器位数N决定。只要增加相位累加器的位数N即可获得任意小的频率分辨力。目前，大多数DDS的频率分辨力在1Hz数量级，许多小于1mHz甚至更小。

DDS输出频率值是离散的频点，其频率点数为

2）相位分辨力是DDS的最小相位步进量，其值等于两个相邻采样点之间的相位增量。DDS的最高相位分辨力与一个周波的采样点数2^M成正比。若一个周波的采样点数为2^M，则DDS的最高相位分辨力为式（9-31）。

3）幅度分辨力取决于DDS中D-A转换器的位数。若D-A转换器的位数为n，参考电压为U_r，则DDS的幅度分辨力可用式（9-32）表示。

（3）无杂散动态范围（SFDR）

由于DDS采用全数字结构，不可避免地引入了杂散。DDS用无杂散动态范围（SFDR）来表示输出信号的纯度。SFDR指输出的最大信号成分幅度（主频部分）与次最大信号成分幅度（噪声部分）之比，常以dBc表示。

DDS杂散的来源主要有三个：

1）相位截断误差，为了得到很高的频率分辨力，相位累加器的位数N通常做得很大，但由于受ROM存储能力的限制，用来寻址ROM的位数M一般要小于N，因而会引入相位截断误差。(www.xing528.com)

2）幅度量化误差，任意一个幅度值要用无限长的位数才能精确表示，而实际中ROM的输出位数是个有限值，这就会产生幅度量化误差。

3）D-A转换器的变换特性函数的非线性引入误差，D-A转换器的有限分辨率、非线性特征及转换速率等非理想转换特性会影响DDS输出频谱的纯度，产生杂散分量。

2.DDS的特点

（1）优点

相对传统频率合成技术，DDS具有如下明显的特点。

1）频率分辨率高。当相位累加器的位数N很高时，频率分辨力可达到毫赫兹（mHz）数量级甚至更小，可以认为DDS的最低合成频率为零频。因而DDS频率合成信号源输出频率的变化可以逼近连续变化。这是传统频率合成不能达到的。

2）频率转换时间短。与PPL的闭环反馈系统相比，DDS是一个开环系统，无任何反馈环节，这种结构使得DDS的频率转换时间极短。事实上，在DDS的频率控制字改变之后，只需经过一个时钟周期就能实现频率的转换。因此，DDS频率转换时间可达纳秒数量级，比PPL频率合成方法要短数个量级。

3）输出波形的灵活性。只要在DDS内部加上控制，即可以方便灵活地实现调频、调相和调幅功能，实现FM、PM、AM、FSK、PSK、ASK和MSK等调制。另外，只要在DDS的波形存储器放不同波形数据，就可以输出各种函数波形，甚至是任意的波形。

4）其他优点。由于DDS中几乎所有部件都属于数字电路，因而易于集成，功耗低且可靠性高。DDS易于程控，因而使用相当灵活，除此之外，DDS在相对带宽、频率转换时间、高分辨力、相位连续性、正交输出以及集成化等一系列性能指标方面远远超过了传统频率合成技术。

（2）缺点

DDS也有局限性，主要表现在以下两个方面。

1）输出频带范围有限。与PPL比较，由于DDS内部D-A转换器和波形存储器（ROM）的工作速度限制，使得DDS输出的最高频率有限。目前市场上的DDS芯片，最高工作频率一般在几百兆赫左右。采用GaAs工艺的DDS芯片的工作频率可达2GHz左右。

2）输出杂散大。由于DDS为全数字结构的宽带系统，杂散较大，因而DDS对低通滤波器有较高的要求。