李欣未

【摘要】 提出了基于DDS的帶抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生算法，介紹了其實(shí)現(xiàn)原理，分析了產(chǎn)生的帶抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)在頻域和時(shí)域的性能，并通過(guò)仿真驗(yàn)證。使用該設(shè)計(jì)的抖動(dòng)信號(hào)源產(chǎn)生帶有O.172所規(guī)定的抖動(dòng)頻率及幅度范圍的低頻帶抖動(dòng)信號(hào)可對(duì)數(shù)字設(shè)備進(jìn)行抖動(dòng)性能的測(cè)試。

【關(guān)鍵詞】 時(shí)鐘抖動(dòng) DDS

一、引言

國(guó)際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門(mén)（ITU-T）于2005年制定出了《同步數(shù)字系列（SDH）數(shù)字系統(tǒng)的抖動(dòng)和漂移測(cè)量設(shè)備（O.172）》。原理上，測(cè)量?jī)x器應(yīng)該由抖動(dòng)/漂移發(fā)生功能模塊和抖動(dòng)/漂移測(cè)量功能模塊組成[1]。本文只考慮抖動(dòng)發(fā)生功能模塊部分。在O.172中，抖動(dòng)定義為數(shù)字信號(hào)的有效瞬間偏離其時(shí)間的理想位置的短期變化，這個(gè)短期的含義是這些變化的頻率大于或等于10Hz[2]。

二、基于DDS的帶抖動(dòng)時(shí)鐘信號(hào)設(shè)計(jì)與仿真

DDS技術(shù)的抖動(dòng)信號(hào)源工作中，時(shí)鐘脈沖每觸發(fā)一次，累加器便將頻率控制字K與相位寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，然后把相加后的結(jié)果送至相位寄存器的數(shù)據(jù)輸入端。相位寄存器將累加器上一個(gè)時(shí)鐘作用后所產(chǎn)生的新相位數(shù)據(jù)反饋到累加器的輸入端，以便累加器在下一個(gè)時(shí)鐘作用下繼續(xù)與頻率控制字相加。這樣，相位累加器在時(shí)鐘的作用下進(jìn)行線性累加，當(dāng)相位累加器累加滿(mǎn)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生一次溢出，以完成一個(gè)周期性的動(dòng)作。這個(gè)周期就是DDS輸出的信號(hào)周期。相位控制器控制DDS輸出信號(hào)的相位，即對(duì)DDS輸出信號(hào)進(jìn)行相位調(diào)制。將相位控制器與相位寄存器的輸出作為相加器的兩個(gè)輸入，相加器的結(jié)果被設(shè)置成有符號(hào)數(shù)，最高位為符號(hào)位，然后提取此最高位，得到所需頻率的帶有相位抖動(dòng)的方波信號(hào)。

已知累加器位寬、采樣頻率，根據(jù)所需的正弦信號(hào)輸出頻率可計(jì)算得到相位控制字的值。相位控制器的實(shí)現(xiàn)是將相位寄存器的輸出結(jié)果取高W位作為波形ROM的輸入地址，查找相應(yīng)的幅度碼得到正弦波，作為相位控制器的輸出與相位寄存器的輸出相加，以達(dá)到控制輸出信號(hào)相位的目的。在累加器充滿(mǎn)后，DAC將輸出一個(gè)完整周期的正弦波的階梯式逼近。

在Simulink中搭建DDS技術(shù)的時(shí)鐘抖動(dòng)信號(hào)源平臺(tái)，對(duì)產(chǎn)生的帶相位抖動(dòng)的方波信號(hào)進(jìn)行仿真分析。

圖2為經(jīng)過(guò)similink仿真的正弦抖動(dòng)信號(hào)仿真波形Asin（w1t），頻率為0.1MHz，幅度為0.4UI。圖3為DDS技術(shù)的抖動(dòng)信號(hào)源輸出方波信號(hào)仿真波形。其中圖3中虛線圖形為帶有正弦抖動(dòng)的方波信號(hào)的仿真圖形，實(shí)線圖形為無(wú)抖動(dòng)方波信號(hào)的仿真圖形。圖3的虛線相對(duì)于實(shí)線發(fā)生了偏移，且偏移值可變，該偏移值即為相位抖動(dòng)。正弦相位抖動(dòng)幅度表明信號(hào)的偏移的大小，正弦相位抖動(dòng)頻率表明信號(hào)偏移的快慢。DDS技術(shù)的時(shí)鐘抖動(dòng)信號(hào)源實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)生被正弦信號(hào)相位調(diào)制的方波信號(hào)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 彭承柱，彭明宇. 抖動(dòng)和漂擺的工程計(jì)算與測(cè)量[M]. 北京：人民郵電出版社，2003

[2] 袁玉群，梁蓓，葉顯陽(yáng)，譚亞軍. 低雜散DDS的分析與仿真[J]. 貴州大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，26（6）：101-103

[3] 馬令坤，張震強(qiáng)，黨宏社. DDS頻率合成器雜散的分析與仿真[J]. 微電子學(xué)與計(jì)算機(jī)，2007，24（7）：132-134