多通道频率合成器应用得益于精密频率合成技术

技术分类: 模拟设计  | 2006-03-07
David Brandon和John Kornblum, 美国模拟器件公司

种配置中,射束很难控制 ,因为当发出线性调频信号时要求不断地改变相位差。要克服这种困难,必须在线性调频期间对每个FMCW 信号进行相位调整。为作到这一点,需要提供一个匹配的等待时间开关以便允许频率、相位和变化幅度同时发生变化。在前面的DDS设计中,当这些参数同时变化时不能在DAC的输出端同时显现,是由于其内部波形发生器的管道级延迟效应。

管道匹配的DAC输出和一个非管道匹配的DAC输出之间的差别


  图5示出一个管道匹配的DAC输出和一个非管道匹配的DAC输出之间的差别,其中频率和幅度相差一半并且相位变化180°。曲线(a)清楚地示出幅度

在相位之前变化,频率在相位之后变化。在曲线(b)中,管道匹配开关允许DAC输出,同时改变频率、相位和幅度。应当注意:为了更好地示出等待时间匹配的影响,曲线显示的是未经滤波的DAC输出,这就是为什么其输出呈现“阶梯”状的原因。

  同步多个AD9959/58器件

  最近研究结果表明,50%以上的所有基于DDS的设计采用了多通道,并且几乎75%的多通道系统都要求通道之间同步。另外,几乎15%的多通道系统都需要四个以上的通道。为了支持这些需要四个以上通道的系统,AD9959/58产品包含了能够使多个AD9 959/58器件相互之间自动同步的电路。

  当所有器件内部时钟发生状态机的状态都相同时,就认为多个器件是同步的,从而使每个器件的SYNC-CLK输出引脚都产生相同的相位。多个器件同步可通过将主器件的SYNC-OUT输出引脚简单地连接到从器件的SYNC-IN输入引脚来实现。通过串行端口设置bit位,可将器件配置为主器件和从器件。

用于同步多个AD9959/58器件的典型配置


  图6示出一种用于同步多个AD9959/58器件的典型配置。

  参看图6,来自主器件的同步脉冲发送到AD9959/58芯片外的“同步延迟平衡”电路,目的是将这个脉冲同时分配到从器件的SYNC-IN引脚。从器件从主器件采样同步脉冲并且将时钟发生状态机的当前状态和一个 “期望”值作比较。如果从器件的时钟发生状态机与期望值比较的结果正确,那么从器件就是同步的。如果从器件的时钟发生状态机和期望值不同,那么从器件就将时钟发生状态机延迟一个系统时钟周期。只要器件配置为同步,这个采样、比较、执行的过程就会连续进行。那就是说,如果从器件由于基准时钟输入暂时不稳定而不同步,一旦基准时钟达到稳定,从器件会自动重新与主器件同步。

  敏锐的读者可能会考虑到,在高系统时钟速率条件下,很难在一个系统时钟周期内将同步脉冲从主器件传送到从器件。为了便于在高速率下同步,允许用户设置从器件,以期望在主器件产生同步脉冲后延后1~16个系统时钟周期。这可以通过串行接口以增量方式对从器件进行设置实现的,即设置期望产生的外部传播延迟的周期数。这种特性的另一个好处是每个从器件可设置不同的 “期望状态”,它允许在同步脉冲分配电路中有较大的容许误差。

  除了自动同步方式以外,AD9959/58还提供手动同步方式,直接由用户控制。硬件和软件手动同步方式都可提供。硬件手动同步方式允许用户将器件时钟发生状态机对于在SYNC-IN引脚上检测到的每个上升沿(逻辑值 1)延迟一个系统时钟周期。在软件手动方式中,可通过串口写入一个专门的控制位(bit),使该器件时钟发生状态机延迟一个系统时钟周期。在单个系统时钟周期步长中,时钟发生状态机延迟一个系统时钟周期具有改变系统时钟和SYNC-CLK输出信号之间相位关系的作用。

  通道之间的隔离性能

  多通道系统的一个关键指标是通道之间的隔离。没有正确的隔离,交流(AC)性能会显著变差,负面地影响性能。图7示出AD9959典型通道隔离性能的实验室结果。在四个通道上进行测量,其中一个通道产生110.3 MHz 固定频率,而其它三个通道在25 MHz~200 MHz频率范围内扫描。在110.3 MHz频率下的通道具有的功率电平与泄漏到其它通道的功率电平之差就是通道之间的隔离度。对于所有可能的情况,记录下优于-65dBc的测量结果。两通道AD9958器件在相同测试条件下其通道隔离度提高-6dBc。

AD9959典型通道隔离性能的实验室结果

 

  其它特性

  尽管本文集中于AD9959/58的多通道能力,但是重要的是应该注意到以前ADI公司DDS 产品的许多典型特性在AD9959/58中已经包含或得到提高。例如,通过用于频率、相位和幅度值的四个数据引脚和存储单元,AD9959/58产品支持2,4,8或16级FSK,PSK或ASK调制。雷达应用可利用该器件以可设置的速率和步长线性地扫描频率、相位或幅度的能力。芯片内还包括一个可编程的基准时钟倍频器,能接受10 MHz~125 MHz范围内的单端或差分输入,以便提供500 MHz 速率的最大系统时钟。SPI兼容的串行可编程口工作频率达到200 MHz。为了进一步提高编程速度,这个端口还可进行配置,以便每串行时钟周期接受

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