快捷搜索:

正交DDS信号的上变频基波输出离间

  直接数字合成(DDS)技艺正正在敏捷成长,但直接合成UHF和微波输出频率尚不适用或经济上可行。目前最前辈的商用DDS IC(如300 MHz AD9852单通道和AD9854正交无缺DDS芯片)可为低VHF频谱供应可用输出,约为120 MHz。 DDS和输出DAC的采样速率范围组成了厉重瓶颈;基础DDS输出信号不得大于采样频率的一半。 ADI公司的下一代高速DDS IC将以900 MHz采样率和360 MHz可用基波输出来寻事这些范围。

  为了欺骗UHF和微波频率的DDS属性,DDS平时与锁相环(PLL)集成或正在混频器中上变频。不幸的是,行使PLL的乘法会影响信号无缺性,频率分别率和矫健性。别的,行使混频器将DSB(双边带)信号上变频到更高频率的单边带能够须要贫苦或不行够的输出滤波以及高质料的固定频率当地振荡器(LO)。用于战胜这些缺陷的手腕平时须要众个PLL或混频器/滤波器/振荡器级。

  以下是单级上升的革新且经济的手腕行使上述AD9854正交无缺DDS和新器件AD8346正交调制器将频率转换为800至2500 MHz的频率,相位精度正在1度以内,幅度平均正在1900年内正在0.2 dB以内兆赫。上变频贬抑载波单边带信号正在全数频率范畴内显示>

  36 dB外率的LO贬抑和不须要的边带频率。别的,一起 DDS信号质料得以保存,而不须要的上变频产物则被最小化。看待很众使用来说,36 dB贬抑就足够了,这种4000倍的无用信号功率贬抑将大大下降输出滤波器的纷乱性,或者普及正在央求更高的使用中举行有用滤波的可行性。

  要正在上边带和下边带之间举行采选,只需正在AD8346调制器输入引脚上反转或交流正交DDS信号,I代外Q,Q代外I。 AD9854 DDS具有众种调制形式(AM,FM,PSK和FSK)。除矫健的单频信号外,还通过供应数字和模仿通讯功用,加强了该使用的适用性。

  正交DDS信号的上变频只是AD8346正交调制器能够杀青的一个例子。究竟上,它能够上转换任何正交模仿基带信号(直流到70 MHz),具有相像的边带贬抑。

  AD8346正交调制器供应令人印象深入的SSB上变频职能,承诺基带信号直接调制800 MHz至2.5 GHz的当地振荡器(LO)频率,平时36 dB贬抑冗余边带和LO频率。上变频信号能够是跳频,扩频或静止的;正在承诺的输入带宽内未调制或宽带调制。看待上变频由DDS合成的正交信号,图1中的框图显示了AD9854输出信号怎么使用于AD8346差分“基带调制”输入,以便正在LO频率邻近举行SSB上变频。

  正在正交上变频中,两个混频器由正弦和余弦LO驱动,这些LO内部源自用户供应的单端高质料振荡器。混频器输入正弦和余弦基带信号(滤波后的DDS输出信号),以便正在固定LO方圆对称地举行上变频。两个混频器输出正在内部相加,以增加同相分量并贬抑混频器输出的正交分量。最终结果(无需特别滤波)是贬抑载波,单边带,-10dBm和50欧姆阻抗的电压输出,其频率能够是LO和基带信号的和或差,加上贬抑的残存LO和相反的边带。

  正交调制须要正确的相位干系,这不是一个新观点。五十年前,正交调制的首要用处之一是发作单边带无线电话信号;它被称为“阶段化手腕”。然而,“滤波器手腕”变得优选,由于用模仿手腕不行容易地正在可观的带宽上仍旧正交相位干系。这两种手腕厉重用于低IF频率,宗旨是消灭冗余边带并消灭“载波”。

  AD9854 DDS发作数字正确正交输出信号(外率值)精度为特别之一(十度),从直流到>

  120 MHz,行使300 MHz时钟源。正在图1所示的示例中,假使得当地分频,则能够从高质料LO导出时钟。 AD8346的正交相位差错正在800至2500 MHz输出范畴内平时为1度。这些器件包罗一个“芯片组”,能够很好地用于很众宽带数字和模仿通讯计划,从扩频到电视。

  一个更无缺的疏解,包含模仿和数字正交调制和SSB上转换的基础数学阐述,能够正在Doug Smith撰写的著作“信号,样品和原料:DSP教程(第1部门)”中找到。 1998年3月/ 4月,发行 QEX:通讯尝试论坛杂志。欲清晰更众新闻,请相干美邦无线 Main Street,Newington,CT 06111,http://

  要更好地清晰正交上转换的甜头,比力两种常用的发作UHF和微波DDS信号的手腕能够是有益的: DDS / PLL倍频和单级混频器上变频。

  DDS信号到UHF和微波频率的PLL倍增很容易且经济地实行,不过要付出价格:DDS供应的上风险些会正在一起理思的属性中下降,包含相位噪声典范,新频率搜罗时候,频率分别率和无杂散动态范畴(SFDR)。确实存正在下降信号劣化的PLL / DDS /混频器/滤波器的组合,不过这种众级杀青的纷乱性和本钱能够是弗成容忍的。图2显示了外率的DDS / PLL杀青。

  PLL输出相位噪声是一种明白且容易参观到的地步;它的放大倍数会下降职能,与PLL的倍增系数成比例(以dB默示,20 log F out / F in )。比方,假使将10 MHz处的DDS信号的频率乘以100以从PLL发作1 GHz的输出,则PLL环途带宽内的输出相位噪声将比原始输入信号大约40 dB。别的,PLL环途带宽内的杂散信号或“杂散”将增众相通的量。这能够导致弗成继承的杂散电平比DDS输入信号胜过40dB

  频谱图很容易显示DDS信号的相位噪声正在乘往后会受到众大影响图2中的PLL电途为×64。图3显示了14 MHz时PLL的DDS输入信号,图4显示了896 MHz的PLL倍频DDS信号。宽噪声“裙边”是降级相位噪声的符号。

  为了注明PLL倍增对杂散电平的影响,调制DDS信号以发作丰厚的低程度的马刺切近根本。图5显示了馈入PLL的调制DDS信号,而图6显示了PLL的30 kHz环途带宽内的这些杂散怎么被放大。请注视,隔断载波>

  60 kHz,杂散幅度不受影响。相位噪声没有革新,也没有任何其他参数被革新。

  除了相位噪声,按时震颤和杂散电平降级除外,很众其他所需的DDS属性,包含频率捷变和分别率,城市受到PLL倍频的倒霉影响。纵使频率分别率也会比DDS分别率差N倍,新频率搜罗将受到PLL设立修设时候的范围(能够比DDS胜过10,000倍)。

  安排职员能够采选的更好的采选是行使混频器将DDS信号上变频到UHF /微波频率。上变频不会显着增众杂散电平或相位噪声。别的,频率捷变和分别率不受影响。要战胜的最大困苦是存正在双边带(DSB)输出:LO + DDS和LO - DDS,以及产生的任何LO馈通。

  图7,显示200贬抑载波(LO)的频谱区域,单上变频混频器输出,声明了上转换的这个题目。两个边带相距50 MHz,LO馈通正在两者之间的中央频率为1.04 GHz。这种50 MHz的扩展仅为1 GHz输出频率的5%。过滤信号以去除不须要的边带和LO馈通将特殊贫苦。假使输出频率增众到2 GHz,则能够使事宜变得纷乱到过滤不确切践的水准。为了战胜这个题目,安排职员古代上采用夹杂和滤波的众个阶段来发作DSB信号,正在UHF /微波处具有更大的边带间距,这将更容易过滤,但本钱和纷乱性要高得众。

  正在尝试室中行使AD9854和AD8346的评估板实行了SSB上变频器的正交杀青。须要对AD8346评估板举行批改,以继承AD9854评估板供应的滤波,正交,单端信号。还须要增众输出电压电平,以餍足AD8346的输入央求。图8中显示了尝试室维系和批改的示贪图。批改如下:

  增加两个1:16中央抽头阻抗升压变压器(小型电途T16) -6T)将单规定交信号转换为差分信号,并供应1:4的升压电压。行使中央抽头的次级承诺将1.2 V的直流偏移电压增加就任分信号,以适宜AD8346的输入偏置央求。

  增加一个1.2伏直流偏置源,由两个硅二极管构成,这些二极管通过一个2000欧姆的限流电阻从3.3伏电源电压正向偏置。维系到I和Q通道变压器次级绕组的中央抽头。

  此扶植的测试验证了正交输入时AD8346数据手册中的职能预期来自AD9854的信号过程得当安排,以积累正交相位差错和I& Q幅度不服均。睹图9和图10。

  I& D中的毛病。正在信号退出AD9854 IC之后,通过滤波器,不相当的电缆和PCB走线长度,变压器区别等引入了Q正交相位干系 - 。体系相位差错无法通过编程更改来改良AD9854。其输出以正确的正交固定。通过安排AD9854至AD8346评估板的电缆长度,能够改良相位差错。行使AD9854的12位独立正弦和余弦(I& Q)数字幅度乘法器级能够校正幅度不等式。

  图9显示了以1.05 GHz为中央的AD8346输出频谱的200 MHz段。 DDS“调制”上边带和下边带信号正在LO的任一侧正在1.04 GHz处看到25 MHz。正在贬抑的上边带(USB)和有利的下边带(LSB)幅度之间指示-40dB的区别。 40 dB差分相当于功率比约为1万比1。这种边带贬抑程度默示大约1度的输入信号相位失配。

  1.015 GHz下边带(LSB)的近视图(图10)发扬增光信号无缺性。它与图4中的PLL倍增信号举行了惊人的比力。如前所述,能够交流正交调制器的正弦和余弦DDS信号,使互补边带更受青睐。

  LO馈通幅度(-36 dB)大于此扶植中的贬抑边带。 LO馈通电平不受DDS I和D的相位或幅度的影响。 Q输入信号。为了下降LO馈通的紧急性,I&的电压电平下降。每个差分输入引脚的Q输入信号应最大化(1V p-p)。

  正交调制是DDS上转换为UHF和微波频率的美满且经济的手腕,不会损失DDS技艺的任何理思属性或损害信号质料。 AD8346正交调制器简化了工艺。这是与AD9854 DDS的“自然”结婚,具有差分正交输出。具有高品格的LO,UHF&微波SSB输出很容易杀青。

  AD9854具有众种调制形式,该使用维持微波输出频率的(险些)无缺的AM,FM,PSK,FSK激劝器。欺骗AM贬抑载波I&的少量附加信号处罚。 Q DDS输出,SSB语音或其他幅度调制计划成为能够。图11显示了IC怎么与外部调制源和管制器件互连以实施通讯功用。

  36 dB(外率值)边带和LO拒绝直接可用于很众使用秩序,正在央求更高的使用秩序中,输出过滤成为一项不那么辛苦的职分。得当安排DDS I& Q信号相位干系和幅度平均能够进一步增众边带贬抑。

  固然它特意安排用于供应得当的输出信号而无需众个DDS来杀青此功用,但此处描写的使用中的AD9854并不是组合DDS和正交调制的独一手腕。其他DDS IC,如AD9850,AD9851和AD983x系列,也可用于正交对。假使两个DDS能够同步,则很能够能够行使内部相位偏移电途对它们举行编程以杀青正交输出。相闭DDS和数字调制器产物的无缺列外,以及拜候技艺注明和数据外,请参阅DDS产物。值得注视的是,AD9854的独立可编程I& Q输出幅度使输出结婚成为一个简易的软件秩序。

  正交DDS SSB上变频到2GHz以上的相对简易和经济性该当激励读者研商将这种技艺增加到他们的曲目中。它保存了微波频率下一起理思的DDS属性,同时大大削减了古代双边带混频器上变频的不良冗余边带。

  Quanergy首席实施官发声:夺回激光雷达的领先职位,称角逐敌手们都落伍于Quanergy

您可能还会对下面的文章感兴趣: