摘要：采用直接数字频率合成（DDS）芯片AD9854设计了一种任意相位相关双通道信号源，利用FPGA可编程器件实现逻辑控制。该信号源可输出两路相干、同频、相位差可设定的正弦信号。同时，利用DDS器件内置的高速比较器及外围信号调理电路，也可同时输出三角波和方波信号。其输出频率范围为0～150 MHz，频率分辫率为1 μHz，相位调节分辫率可达0.022°。实测结果表明，该系统输出信号频率稳定度高、相位差精确。

    在激光干涉、激光相干合成、雷达跟踪、自动检测与控制等应用场合常需要双路同频相位差可调的相干信号输出的信号源，目前市场上成熟的双通道信号源多为非相关结构，其两路输出波形不相干，无法准确设定两路信号的固定相位差。本文采用两片直接数字频率合成（DDS）芯片实现双路信号的频率合成，采用高速FPGA可编程器件实现逻辑控制，通过控制方式实现了一种同频相位差可调节的双通道信号发生器。同时，两通道也可以独立使用，实现任意信号的调频、调幅及调相功能。

1系统方案设计

    本文设计的任意相位相关双通道信号源的原理框图如图1所示。

    信号发生器由4x4键盘、外部50 MHz晶振电路、FPGA逻辑控制、频率合成器件、低通滤波器等单元组成。FPGA是进程控制和任务调度的核心。系统上电后，FPGA检测按键设定值，分别给两片频率合成芯片AD9854送人相应的频率控制字、相位控制字和幅值控制字，在FPGA精确的时序控制下使其分别输出一定频率、相位和幅值的正弦波信号，再经低通滤波器后输出平滑的正弦波。利用AD9854内置的高速比较器及外围信号调理电路，正弦信号也可转换为方波和三角波信号输出。

2各功能模块设计

2.1 DDS波形产生模块

    系统选用的DDS芯片为AD9854，它是一款高性能可编程的波形发生器，能够产生高稳定的频率、相位、幅值可编程的正弦信号和余弦信号输出。该芯片允许产生频率最高达150 MHz的同步正交输出信号，具有48 bit频率分辨率和两个14 bit相位寄存器，调谐分辨率可达1μHz，相位分辨率可达0.022°。它还有两个12 bit数字正交可编程幅度调制器，具有通断整形键控功能，可实现可控方波的输出。AD9854内部含有可编程控制的时钟乘法器，300 MHz系统时钟可由外部低频基准时钟进行4-20整数倍频得到。

    该器件可与各种主流控制器接口，AD9854与FPGA的接口图如图2所示。其中SCLK_1和SCLK_2为串行时钟输人端，由外部50 MHz晶振电路提供，经6倍频后可获得系统的300 MHz时钟；FgUd_1和FqUd_2是FPGA发送给AD9854的频率字、相位字更新信号；Data -I和Data _2是8 bit数据输人端；Wclk_1和Wclk_ 2是字装人信号，每来一个上升沿，对应的AD9854将写人一个字节；RSTn为系统的复位按键输入；Rest _1和Rest _2分别为两片AD9854的复位控制信号。

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