多通道DDS支持相位相干FSK调制

常见的单通道直接数字频率合成器（DDS）产生相位连续的频率转换，如图1所示。然而，在用于医学和材料分析的相干脉冲多普勒雷达和NMR/MRI波谱等应用中，相位相干跃迁是首选。本文演示如何通过对DDS输出求和，将AD9958/AD9959多通道DDS配置为鲁棒型相干频移键控（FSK）调制器。

多通道DDS几乎消除了同步多个单通道器件时遇到的通道间温度和时序问题。多通道DDS输出虽然独立，但共享相同的系统时钟，因此与多个单通道器件的输出相比，它们能够更好地跟踪温度和电源偏差。因此，多通道DDS更适合在求和输出处产生相位相干频率转换。

图1.相位连续和相位相干频率转换。

电路说明

AD9520时钟分配器件采用高性能参考时钟驱动AD9958 DDS，同时为FSK数据流的源提供相同的时钟。AD9520提供多种输出逻辑选择和可调延迟，以满足FSK数据流与多通道DDS SYNC_CLK之间的建立和保持时间。

AD9958的两个独立通道工作在预编程频率F1和F2。将输出连接在一起可以将它们相加。配置文件引脚驱动每个DAC输入端的乘法器以控制输出幅度，打开或关闭通道输出以选择所需的频率。为此，每个乘法器具有两个预编程的配置文件可选设置，零量程和满量程。配置文件引脚上的逻辑低电平关断正弦波，而逻辑高电平将其传递到输出。该操作需要两个互补的输入数据流在频率之间交替。请注意，两个 DDS 通道连续生成 F1 和 F2。关断功能使相应的DDS输出静音，从而产生相位相干FSK信号。

图2.相位相干FSK调制器的设置。

AD9959 4通道DDS产生的结果如图3所示。它的两个附加通道用作求和输出端两个开关频率的相位参考，从而更容易演示相位相干开关。上迹线所示的求和输出表现出相位相干开关。中间两条迹线显示参考信号 F1 和 F2。底部迹线显示了在两个频率之间进行选择的伪随机序列 （PRS） 数据流。请注意，由于器件内的流水线延迟，PRS数据流的边沿与求和输出的频率转换不完全对齐。

图3.测量的相位相干FSK跃迁。

图4所示为同样由AD9959生产的相位连续FSK开关示例。这种类型的操作需要较少的带宽，但不在转换之间保持相位记忆。

图4.测量的相连续FSK跃迁。

ADI公司提供各种直接数字频率合成器、时钟分配芯片和时钟缓冲器，以构建基于DDS的时钟发生器。

多通道、10位、500MSPS直接数字频率合成器

2通道AD9958（图5）和4通道AD9959直接数字频率合成器（DDS）包括2/4个10位、500 MSPS电流输出DAC。所有通道共享一个公共系统时钟，提供固有的同步;互连多个设备可实现更高的通道数。独立控制每个通道的频率、相位和幅度，使器件能够校正与系统相关的失配。所有参数都可以线性扫描;或者可以选择 16 个电平进行 FSK、PSK 或 ASK 调制。输出正弦波调谐具有 32 位频率分辨率、14 位相位分辨率和 10 位幅度分辨率。AD9958/AD9959采用1.8 V内核电源供电，外加3.3 V I/O电源以实现逻辑兼容性，所有通道开启时的功耗为315 mW/540 mW，省电模式下功耗为13 mW。器件的额定温度范围为–40°C至+85°C，采用56引脚LFCSP封装。

图5.AD9958功能框图

时钟发生器具有 12 个 LVPECL/24 CMOS 输出

AD9520-x时钟发生器（图6）从单个基准频率获得多达12个LVPECL或24个CMOS时钟。该器件将完整的PLL与VCO、可编程分频器和可配置输出缓冲器集成在一起，具有亚皮秒级抖动。四个选项提供中心频率范围为 1.45 GHz 至 2.95 GHz 的片上 VCO;第五种选择采用外部 VCO 工作，频率高达 2.4 GHz。 这些器件接受一个差分或两个单端基准电压源，频率高达 250 MHz，提供四组三个 LVPECL 时钟，频率高达 1.6 GHz。 分频比为 1 至 32 的可编程分频器设置每组的输出频率和粗略延迟。每个LVPECL输出可以重新配置，以提供两个250 MHz CMOS输出。AD9520-x采用3.3 V单电源供电，最大功耗为1.5 W;独立的输出驱动器和电荷泵电源可用于实现逻辑兼容性，并支持具有扩展调谐范围的VCO。该器件采用 64 引脚 LFCSP 封装，额定温度范围为 –40°C 至 +85°C，千秒售价为 12.65 美元。

图6.AD9520功能框图

审核编辑：郭婷