التوليف الرقمي المباشر

التوليف الرقمي المباشر ( DDS ) هو طريقة تستخدمها أجهزة توليف التردد لإنشاء أشكال موجية عشوائية من ساعة مرجعية واحدة ذات تردد ثابت. يستخدم التوليف الرقمي المباشر في تطبيقات مثل توليد الإشارة ، والمذبذبات المحلية في أنظمة الاتصالات، ومولدات الوظائف ، والخلاطات، والمعدلات ، ^[1] وأجهزة توليف الصوت وكجزء من حلقة رقمية مقفلة الطور . ^[2]

ملخص

الشكل 1 - مخطط كتلة المركب الرقمي المباشر

يتكون جهاز التوليف الرقمي المباشر الأساسي من مرجع تردد (غالبًا ما يكون بلورة أو مذبذب SAW )، ومذبذب يتم التحكم فيه رقميًا (NCO) ومحول رقمي إلى تناظري (DAC) ^[5] كما هو موضح في الشكل 1.

يوفر المذبذب المرجعي قاعدة زمنية مستقرة للنظام ويحدد دقة تردد DDS. كما يوفر الساعة لـ NCO ، الذي ينتج عند خرجه نسخة كمية منفصلة الوقت من شكل الموجة الناتج المطلوب (غالبًا ما يكون جيبيًا ) والتي يتم التحكم في فترتها بواسطة الكلمة الرقمية الموجودة في سجل التحكم في التردد . يتم تحويل شكل الموجة الرقمي المأخوذ من العينة إلى شكل موجة تناظري بواسطة DAC . يرفض مرشح إعادة بناء الخرج النسخ الطيفية الناتجة عن الاحتفاظ بالترتيب الصفري المتأصل في عملية التحويل التناظري.

أداء

يتمتع DDS بالعديد من المزايا مقارنة بنظيره التناظري، حلقة قفل الطور (PLL)، بما في ذلك مرونة تردد أفضل بكثير، وضوضاء طور محسنة ، وتحكم دقيق في طور الإخراج عبر انتقالات تبديل التردد. تشمل العيوب الاستجابات الزائفة بشكل أساسي بسبب تأثيرات الاقتطاع في NCO ، والنتوءات المتقاطعة الناتجة عن صور نيكويست عالية الترتيب (>1)، وأرضية ضوضاء أعلى عند إزاحات تردد كبيرة بسبب المحول الرقمي التناظري بشكل أساسي . ^[6]

نظرًا لأن DDS عبارة عن نظام أخذ عينات ، فبالإضافة إلى الشكل الموجي المطلوب عند تردد الإخراج F _out ، يتم أيضًا إنشاء صور Nyquist (الصورة الأساسية عند F _clk -F _out ، حيث F _clk هو تردد ساعة المرجع). من أجل رفض هذه الصور غير المرغوب فيها، يتم استخدام DDS عمومًا بالتزامن مع مرشح تمرير منخفض لإعادة البناء التناظري كما هو موضح في الشكل 1. ^[7]

مرونة التردد

يتم تحديد تردد خرج DDS من خلال القيمة المخزنة في سجل التحكم في التردد (FCR) (انظر الشكل 1)، والذي يتحكم بدوره في حجم خطوة تراكم الطور الخاص بـ NCO . نظرًا لأن NCO يعمل في مجال الوقت المنفصل، فإنه يغير التردد على الفور عند حافة الساعة بالتزامن مع تغيير في القيمة المخزنة في FCR. يتم تحديد وقت استقرار تردد خرج DDS بشكل أساسي من خلال استجابة الطور لمرشح إعادة البناء. يسمح مرشح إعادة البناء المثالي باستجابة طور خطية (بمعنى أن الخرج هو ببساطة نسخة متأخرة من إشارة الإدخال) باستجابة تردد لحظية عند خرجه لأن النظام الخطي لا يمكنه إنشاء ترددات غير موجودة عند مدخله. ^[8]

ضوضاء الطور والاهتزاز

ينبع الأداء المتفوق لضوضاء الطور القريبة لمحول DDS من حقيقة أنه نظام تغذية أمامية. في حلقة الطور المقفلة التقليدية (PLL)، يعمل مقسم التردد في مسار التغذية الراجعة على مضاعفة ضوضاء الطور للمذبذب المرجعي، وداخل نطاق عرض حلقة PLL، يطبع هذه الضوضاء الزائدة على خرج مذبذب الجهد المتغير (VCO). من ناحية أخرى، يقلل محول DDS ضوضاء طور الساعة المرجعية بنسبة لأن القسمة الكسرية للساعة تستمد خرجها. تترجم اهتزازات الساعة المرجعية مباشرة إلى الخرج، لكن هذا الاهتزاز يمثل نسبة مئوية أصغر من فترة الخرج (بالنسبة أعلاه). نظرًا لأن الحد الأقصى لتردد الخرج يقتصر على ، فإن ضوضاء طور الخرج عند إزاحات القرب تكون دائمًا أقل من ضوضاء طور الساعة المرجعية بمقدار 6 ديسيبل على الأقل. ^[6] $f_{clk}/f_{o}$ $f_{clk}/2$

عند الإزاحات البعيدة عن الناقل، يتم تحديد مستوى الضوضاء الطوري لـ DDS من خلال مجموع القدرة لمستوى ضوضاء التكميم DAC ومستوى ضوضاء الطور لساعة المرجع.

انظر أيضا

مراجع

^ "DDS يتحكم في أشكال الموجة في الاختبار والقياس والاتصالات". شركة Analog Devices Corporation.
^ بول كيرن (يوليو 2007). "التوليف الرقمي المباشر يمكّن من إنشاء PLLs رقمية" (PDF) . RFDesign. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2012-04-05 . تم الاسترجاع في 2010-01-15 .
^ "مذبذب يتم التحكم فيه رقميًا". شركة لاتيس سيميكونداكتور. 2009.
^ جين راداتز، قاموس IEEE القياسي للمصطلحات الكهربائية والإلكترونية، مكتب معايير IEEE، نيويورك، نيويورك، 1997
^ في حين يستخدم بعض المؤلفين مصطلحي DDS وNCO بالتبادل، ^[3] وفقًا للاتفاقية، يشير NCO إلى الجزء الرقمي (أي الوقت المنفصل والسعة المنفصلة) من DDS ^[4]
^ "التوليف الرقمي المباشر أحادي الشريحة مقابل PLL التناظري". شركة Analog Devices Corporation.
^ Kroupa, Venceslav F., أجهزة توليد التردد الرقمية المباشرة ، IEEE Press، 1999، ISBN 0-7803-3438-8
^ Chen, CT (1970). مقدمة إلى نظرية النظام الخطي . Holt, Rinehart and Winston, Inc. ISBN 978-0-03-077155-2.

الروابط الخارجية والقراءات الإضافية

دروس تعليمية حول تركيب الإشارة الرقمية (من أجهزة Analog Devices )
L. Cordesses، "التوليف الرقمي المباشر: أداة لتوليد الموجات الدورية (الجزء 1)" ، مجلة معالجة الإشارات IEEE، عمود نصائح وحيل معالجة الإشارات الرقمية ، ص 50-54، المجلد 21، العدد 4، يوليو 2004.
L. Cordesses، التركيب الرقمي المباشر: أداة لتوليد الموجات الدورية (الجزء الثاني) مجلة معالجة الإشارات IEEE، عمود نصائح وحيل معالجة الإشارات الرقمية ، ص 110-117، المجلد 21، العدد 5، سبتمبر 2004.
جوكو فانكا وكاري إيه آي هالونين (2010). أجهزة التوليف الرقمية المباشرة: النظرية والتصميم والتطبيقات . سلسلة كلوير الدولية في الهندسة وعلوم الكمبيوتر. بوسطن، ماساتشوستس: دار نشر كلوير الأكاديمية. رقم ISBN 978-1-4419-4895-3.

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

[AD_app-1] "DDS يتحكم في أشكال الموجة في الاختبار والقياس والاتصالات". شركة Analog Devices Corporation.

[RFDesign_July_2007-2] بول كيرن (يوليو 2007). "التوليف الرقمي المباشر يمكّن من إنشاء PLLs رقمية" (PDF) . RFDesign. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2012-04-05 . تم الاسترجاع في 2010-01-15 .

[latticeSC-3] "مذبذب يتم التحكم فيه رقميًا". شركة لاتيس سيميكونداكتور. 2009.

[4] جين راداتز، قاموس IEEE القياسي للمصطلحات الكهربائية والإلكترونية، مكتب معايير IEEE، نيويورك، نيويورك، 1997

[5] في حين يستخدم بعض المؤلفين مصطلحي DDS وNCO بالتبادل، ^[3] وفقًا للاتفاقية، يشير NCO إلى الجزء الرقمي (أي الوقت المنفصل والسعة المنفصلة) من DDS ^[4]

[AD_DDSvPLL-6] "التوليف الرقمي المباشر أحادي الشريحة مقابل PLL التناظري". شركة Analog Devices Corporation.

[7] Kroupa, Venceslav F., أجهزة توليد التردد الرقمية المباشرة ، IEEE Press، 1999، ISBN 0-7803-3438-8

[Chen-8] Chen, CT (1970). مقدمة إلى نظرية النظام الخطي . Holt, Rinehart and Winston, Inc. ISBN 978-0-03-077155-2.