基于STM32的双路信号源及配置平台设计

随着在雷达探测、仪表测量、化学分析等领域研究的不断深入，不仅要求定性的完成目标检测，更加需要往高精度、高分辨率成像的方向发展。一方面，产生频率、 幅度灵活可控，尤其是低相位噪声、低杂散的频率源对许多仪器设备起着关键作用。另一方面，电子元器件实际性能参数并非理想以及来存在自外部内部的干扰，大 量的误差因素会严重影响系统的准确性。双路参数可调的信号源可有效地对系统误差、信号通道间不平衡进行较调，并且可以产生严格正交或相关的信号，这在弱信 号检测中发挥重要作用。为此本文采用双通道DDS方法，以STM32为控制器，完成了一种高分辨率灵活可调的双路信号源电路设计。

1 DDS原理及系统方案

1.1 DDS工作原理

直接数字频率合成（DDS）是一种以一个固定频率的精确时钟源为参考，使用数字数据处理模块产生频率和相位可调的输出信号的技术。本质上，DDS内部结构是 通过可编程的二进制控制字所设置的尺度因子对参考时钟进行"分频"。控制字通常为24-48位长，使DDS实现卓越的输出频率分辨率。直接数字频率合成器 可以通过精密参考时钟，地址计数器，可编程的只读存储器（PROM）和一个D/A转换器来实现，其结构如图1所示。

图1 DDS基本结构

通 过在数字信号链路上引入相位累加功能，使这种架构成为一个数控振荡器，同时也是高度灵活DDS器件的核心。如图2所示，在正弦查找表之前用N-bit可变 模的计数器和相位寄存器来替换地址计数器，形成一种具有"相位轮"的DDS结构，"相位轮"上的每一点与恰好与正弦波周期波形上的每一点对应。

图2 可变频DDS结构与数字相位轮

DDS的输出频率为：

其中，f_out为输出频率，M为二进制控制字，f_c为参考时钟源，N为相位累加器的位宽（决定频率分辨率）。

DDS发展趋势是功能集成，在单芯片上增加数模模块实现更广泛的应用。这些模块主要有：

1)可编程的输入时钟倍频模块。

2)可编程幅度，相位控制模块。

3)多波形产生控制模块。

4)各种调制及扫描模块。