高精度的频率信号源对通信系统、电子对抗以及各种电子测量技术十分重要[1-3]。随着电子技术的发展，对信号源频率的稳定度、准确度，以及频谱纯度提出了越来越高的要求。直接数字频率合成技术(direct digital fre-quency synthesis，dds)，是从相位概念出发直接合成所需波形的一种新的频率合成技术。和传统的频率合成技术相比，他具有频率分辨率高、频率转变速度快、输出相位连续、相位噪声低、可编程和全数字化、便于集成等突出优点。dds将先进的数字处理技术与方法引入信号合成领域，成为现代频率合成技术中的佼佼者，得到了越来越广泛的应用，成为众多电子系统中不可缺少的组成部分。

1 dds基本原理

dds以数控振荡器的方式产生频率、相位可控制的正弦波，主要由基准时钟?s、相位累加器、幅度／相位转换电路、d／a转换器和低通滤波器(lpf)组成。他采用数字技术重复扫描存储器来获取数据，构筑出所希望的波形。dds的结构有很多种，其基本的电路原理如图1所示。

dds工作原理[1]是基于相位和幅度的对应关系，通过改变频率转换字来改变相位累加器的累加速度，然后在固定时钟的控制下取样，对取样得到的相位值，通过相位幅度转换得到与相位值对应的幅度序列，幅度序列再通过数模转换得到模拟形式量化的正弦波输出。其输出频率为：

其中n为相位累加器的位数；ftw为频率转换字，?s为时钟频率。式中，ftw由外部控制电路预置，当时钟频率?s与n一定时，输出频率?o仅仅取决于ftw的值。

当ftw=1时，dds所能产生的正弦信号的最低频率，即频率分辨率为：

dds最大输出频率由nyquist采样定理决定，即?s／2。

事实上，在dds的实际应用系统中，相位累加器的所有输出位并没有全部送到查找表，一般只取高位，这样既减少了查找表的规模，又不影响系统的频率分辨率。这个相位输出给最后的输出只带来小到可以接受的相位噪声，相位噪声基本上来源于参考时钟。在dds系统中，最重要的是对带宽和频率纯度之间的折中。如果时钟频率降低，则nyquist频率下降，带宽减小，同时d／a变换器的分辨率提高，这样就可以得到更高的频谱纯度。所以，对dds输出频率分频就可以减小带宽并且提高频谱纯度。模拟信号频谱纯度主要取决于d／a变换器的性能。

2 直接数字频率合成器ad9951

2.1 ad9951功能特点

ad9951数字直接频率合成器[4]是高度集成化芯片，他采用了先进的dds技术，结合内部高速、高性能d／a转换器，形成可编程、可灵活使用的频率合成功能。当提供给ad9951精确的时钟源频率时，ad9951将产生高稳定、可编程频率相幅的正弦波，作为信号源可广泛应用于通信工程、雷达以及许多其他设施。ad9951使用先进的cmos技术，使得提供给这个高性能芯片的工作电压仅为1.8 v。

ad9951的主要特点如下：400 mhz内部时钟；集成化14位d／a输出；32位频率转换字；良好的动态性能；在160 mhz输出时，具有大于80 db sfdr；4～20倍可编程参考时钟倍乘器；支持5 v数字输入；具有相位调整功能；多片同步功能；串行i／o控制；48脚tqfp封装。

2.2 ad9951引脚功能

ad995l的引脚排列如图2所示。他采用tqfp封装。

3 通用信号源设计

3.1 硬件电路

系统总体结构如图3所示，主要由频率合成模块(ad9951)、控制模块(at89c51)、信号整形及输出模块(ad7852、滤波、放大和比较电路)组成。频率合成模块是系统的核心部分，控制模块的主要任务是完成频率控制字和控制信号的置入，信号整形及输出模块主要完成滤波和放大功能，使输出符合信号源的要求。

硬件电路以ad9951为核心部件。ad9951内部寄存器的配置需要有专门的外部控制电路来对其