DDS频率合成技术：谱质分析与杂散抑制策略

"DDS谱质分析及其杂散抑制研究综述" DDS（Direct Digital Synthesis）是一种数字信号处理技术，用于生成模拟频率信号。该技术由J. Tierney在1971年提出，随着微电子技术的发展，DDS因其快速频率切换、高频率分辨率和连续相位变化等优点而受到广泛关注。然而，DDS的输出信号中常常存在较大的频谱杂散，这成为制约其性能的关键问题。 DDS的基本工作原理基于相位累加器和查找表（ROM）生成数字频率信号。相位累加器接收系统时钟的输入，对相位进行等间隔的累加，累加结果作为ROM的地址，ROM中存储了预先计算好的正弦波形样本。这个过程相当于用数字方式模拟了连续的正弦波形。然后，数字信号通过数模转换器（DAC）转换为模拟信号，最后通过低通滤波器（LPF）去除高频成分，得到纯净的模拟信号。 DDS的杂散噪声主要源于相位截断，即在ROM中查找正弦样本时，由于有限的二进制精度导致的相位不连续。Nicholas建立了杂散信号的数学模型，指出相位截断是产生杂散的主要原因。后续的研究，如Garvey和Babitch的波形分析、Kroupa的傅里叶分析，进一步揭示了DDS杂散的成因和分布规律。 为了抑制DDS的杂散，科研人员提出了多种策略。例如，改进相位累加器的设计可以减少相位截断误差；ROM数据压缩可以减小相位量化误差；抖动注入技术通过引入随机性来模糊杂散，从而降低其影响；此外，优化DDS的工艺结构和系统结构，如选择高性能的DAC，也可以显著提升DDS的杂散指标。 自20世纪80年代末以来，这些杂散抑制技术的应用推动了DDS器件性能的显著提升。如今，商业化的DDS芯片可以实现高达1GHz的工作频率，频率分辨率达到毫赫兹级别，杂散指标甚至可以低于-70dB。DDS的应用不再局限于频率合成，还扩展到了LFM（线性调频）信号的生成等领域，如Chirp-DDS器件。 DDS谱质分析和杂散抑制的研究是不断提高DDS性能的关键。通过深入理解DDS的工作机制和杂散来源，结合各种抑制技术，可以实现更高质量的数字频率合成，从而在通信、雷达、测试测量等多个领域发挥重要作用。