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而本文采用的是AD公司生产的AD9851芯片来实现技术指标的。
2 课题总体方案设计及论证
2.1 设计任务及初步规划设计
本课题是利用高性能DDS芯片设计频率范围在0～10 MHz，并能够实现调频、调幅的信号源。要求其频率稳定度小于等于10-6 在对本课题总体规划设计过程中，主要可分成以下几块：
(1) 控制电路的设计，其主要功能是完成对DDS芯片的控制，包括频率控制字，相位控制字等的数据输入信号以及频率更新和字输入时钟端等的控制信号。这些控制信号可以由PC机，单片机，可编程逻辑器件PLD，或者常规的数字逻辑电路来产生。PLD是由用户在工作现场进行编程的逻辑器件，在产品研制的未定型阶段，这种方式比较灵活，常规的数字逻辑电路最简单，价格最便宜，最容易上手，但不够灵活。而单片机具有体积小，可控性高，控制功能强，使用方便，性价比较高等诸多优点，我准备采用常用的控制电路的芯片AT8951单片机来完成控制部分的功能。
(2) 参考时钟电路设计。参考频率源可选用普通晶体振荡器，温补晶体振荡器或恒温控制晶体震荡器等。其中恒温控制晶体震荡器的性能指标最好，但体积最大，价格也最贵，而普通晶体振荡器虽价格便宜，但其频率稳定度通常较低，所以在工程实际中，一般采用温补晶体振荡器作为DDS的参考时钟输入比较合适。
(3) 系统电源设计。系统电源可由直流稳压稳流电源提供，为了安全起见，在电源的后面接上稳压块，由稳压块稳压到电路所需的电压值。直流电源的纹波越小，对提高DDS的性能就越有好处。
(4) 正弦信号发生电路。本课题首先要用DDS芯片产生一频率稳定且可调的正弦信号，因此正弦信号性能的好坏直接决定了该设计是否符合技术指标要求，还有进一步的调幅性能的好坏。鉴于2中对DDS芯片AD9851的介绍，用该芯片便可在理论上具有可行性。 (5) 波形的整定电路设计。实际设计与实现上，由于输入DDS芯片的参考时钟脉冲效果不理想，DDS相位截断误差,幅度量化误差和DAC的非线形，输出信号存在不同程度的相位噪声和杂散信号，因此在设计中，在DDS输出的输出信号之后加一低通滤波器，滤除不必要的噪声干扰。
(6) 调幅电路设计。调幅是本设计一个很重要的环节，用前面正弦信号输出作为调幅载波，利用RC振荡器产生一定频率的正弦信号作为调幅信号，利用乘法器将调幅信号调制到载波频率上。
2.2 方案提出及系统整体设计框图 2.2.1 系统各部分设计方案 (1)．常见信号源制作方法
方案 一 ：采用模拟分立元件或单片压控函数发生器MAX038，可产生正弦波，方波，三角波，通过调整外部元件可改变输出频率，但采用模拟器件由于分散性太大，即使使
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用单片函数发生器，参数也揶揄外部元件有关，因而产生的频率稳定度较差，精度不高，抗干扰能力较低成本较高。
方案 二 ：采用锁相式频率合成方案，锁相式频率合成是将一个高稳定度和高精度的标准频率经过加减乘除的运算产生同样稳定度和精确度的 大量离散频率的技术，它在一定程度上解决了既要频率稳定精确，又要频率在较大范围内可变的矛盾，但频率受VCO可变频率范围响，高低频率比不可能作得很高。
方案 三：采用DDS，即直接数字频率合成，其原理方框图如图3.1所示：
图2.1
它以有别于其它频率合成方法的优越性能和特点成为现代频率合成技术中的佼佼者。具体体现在相对带宽、频率转换时间短、频率分辨率高、输出相位连续、可产生宽带正交信号及其他多种调制信号、可编程和全数字化、控制灵活方便等方面，并具有极高的性价比,正因如此，我们采用方案三。 (2) 调频电路
方案 一 ：D/A控制
此方案预先测试和计算好产生固定频率所需的控制电压，为方便控制将它量化存于ROM之中，在需要时利用单片机控制D/A转换即可完成，此方案设计的是一个开环的系统，他的稳定性不好，且频率步进无法做得很小。
方案 二 ：压控振荡器
压控振荡器的输出频率是随着输入电压的改变而改变的，鉴于此，如果用调制信号来控制压控振荡器的输入电压，即可实现调频。这样显然简单而容易控制，且精度较高。
方案三：通过软件实现
还可以完全通过改变DDS的频率控制字的方法来实现频率可调。这种方法不需要硬件电路，只是通过软件设计及键盘预设一定频率，由单片机来控制改变DDS频率控制字参数，即可实现调频。因此考虑采用本方案。 (3) 调幅电路
地 址 产 生 RAM D/A输出 D/A基准输出 毕业论文
方案 一 采用分立器件实现，但其电路制作繁复且性能不甚理想。
方案 二 用模拟乘法器MC1496实现调制信号对载波信号的幅度调制，由于输出正弦波频率非常高，根据以往的经验，从1K到1MHZ 得出的波形是很好，但从1MHZ至10MHZ时由于输出幅度不够，波形明显失真。 (4) 显示模块
方案一 采用普通LED 显示，其优点是操作方便，但显示信息及功能少，且耗电量大。
方案二 采用液晶（LCD）显示，界面形象清晰，内容丰富，可显示复杂字符，易于和单片机接口，且耗电少。故选用该方案。 2.2.2 系统整体设计框图
本系统通过单片机控制AD9851频率控制字实现频率合成，经低通滤波器滤除噪声和杂散信号就可得到比较纯正的正弦信号。同时，调制正弦波信号通过单片机AD采样后，并行输入改变DDS芯片频率控制字就可实现调频，基本不需要外围电路，且最大频偏可由软件任意改变。得到效果比较好的正弦波信号以后，再通过乘法器设计的一个调幅器完成对信号的调幅操作。整个系统的整体设计框图如下图2.2所示：
图2.2 系统整体设计框图
键 盘 AT89C51 AD9851 LPF LCD 显示 调幅 信号 乘法器 3 硬件电路设计
3.1 直接数字频率合成模块
这里我们采用的是AD公司的DDS系列芯片之一的AD9851，其优异的功能，尤其是其先进的CMOS工艺，使其得到广泛的应用。下面就介绍AD9851的原理及性能。 3.1.1 AD9851内部结构
AD9851芯片是AD公司生产的最高时钟频率为180MHz，采用先进的CMOS技术的高集成度直接数字式频率合成器件。它由一个高速DDS，一个高性能DAC以及比较器等构
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成一个完全数字控制可编程频率合成器，其时钟输入端内置一个6倍频器，并且具有始终产生共嫩能够。AD9851的原理框图如图3.1所示：
图3.1 AD9851原理框图
AD9851芯片的主要性能特点有：① 语序最高输入时钟180MHz，同时可选择是否启用内含的6倍频乘法器；② 带有高性能的十位数模转换器；③ 内含一个高速比较器；④ 具有简化的控制接口，允许串/并行异步输入控制字；⑤ 采用32位频率控制字；⑥ 内部使用5位相位调制字；⑦ 允许工作电源范围：+2.7v+5.25v；⑧ 可以工作在掉电方式（低功耗）：4mW+2.7v；⑨ 其自由寄生动态范围（SFDR）>43dB@70MHz输出；⑩ 采用极小的28脚贴片式封装。
AD9851可用作一个高精度的可编程的数字频率合成器和时钟生成器，当参考时钟源的频率精度很高时，AD9851输出的数字化的模拟正弦波的频率和相位都很稳定，生成的正弦波经滤波后可直接用作频率源，也可通过内部的比较器转换成方波作时钟源。
由于AD9851的核心具有32bits的频率控制字，当系统输入时钟频率为180MHz时，其输出频率分辨率接近0.024Hz。AD9851还提供5bits的可编程相位控制字，其输出相位可以以11.25的增益改变。可编程启用AD9851内部集成的6倍频参考时钟乘法器这样输入的时钟频率不需要很高，且该乘法器具有很小的SFDR和相位噪声。 3.1.2 AD9851芯片引脚分布及功能介绍 AD9851芯片引脚分布如图3.2所示：
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图3.2 AD9851引脚分布
AD9851内含一个40bits的积存器，用于储存32位控制字，5位相位调制字以及6倍频参考时钟乘法器使能和芯片掉电方式控制字。AD9851的控制数据，频率控制字和相位调制字可以以并行或串行异步两种方式输入。并行输入时没次输入8bits分5次连续输入，其中，头8bits控制输出相位，6倍频器启动/关闭，掉电工作方式以及输入方式，余下的32bits是频率控制字；串行输入时，40bits串行数据通过其一根数据线（D7）依次串行输入。表3.1列出了AD9851各引脚功能： 引脚号 4～28～25 5 6 7 8 PGND PVCC 引脚名 1 D0～D7 功能 8位数据输入端，用来装入32位频率和8位相位控制字，D0为最低有效位，D8为最高有效位，同时D7用作40位串行数据输入引脚。 6倍频参考时钟乘法器接地端。 6倍频参考时钟乘法器正电源电压引脚。 控制字到40位输入寄存器。 FQUD 频率更新端。上升沿异步将40位寄存器的内容DDS核心，使其工作。只有当输入寄存器中的内容是允许的有效数据时才能发出一个FQUD信号。 9 REFCLOCK 参考时钟输入端。CMOS/TTL电平脉冲序列，直接或经过6倍频乘法器输入。直接输入方式下，其输入即是系统时钟，如果6倍频乘法器工作，则乘法器的输出是系统时钟。系统时钟的上升沿有效。 10，19 AGND 11，18 AVDD
W CLK 字输入时钟端。上升沿异步装入并行或串行的频率/相位模拟地。数模转换器和比较器的模拟接地端 18脚为数模转换器和比较器的模拟电路正电压端，11脚