韓凱　槐宇超

摘要:直接數(shù)字頻率合成技術在相位式激光測距中扮演著重要的角色,特別在多尺測尺時作為理想的頻率源來實現(xiàn)頻率精調,是傳統(tǒng)信號發(fā)生器無法比及得,本文重點介紹DDS芯片AD9954在激光測距中的應用和設計。

關鍵詞:DDS激光測距AD9954頻率調制

中圖分類號:TN24 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)06(c)-0082-01

DDS是一種全數(shù)字化的頻率合成器,以數(shù)控震蕩器的方式產(chǎn)生頻率、相位可控制的正弦波。i數(shù)字化技術,。。相位法激光測距中需要兩個頻率進行粗尺和細尺測量,粗尺測量用于測量π的整數(shù)倍相位,確定大量程。細尺測量用于測量π的非整數(shù)倍部分,用于確定小量程。本文采用DDS技術來解決多頻率精度難題。

1 DDS技術及其原理:

DDS包括D/A轉換器,正弦ROM表,低通濾波器(LPF)以及高速相位累加器。原理為:每來一個時鐘脈沖,加法器將頻率控制數(shù)據(jù)與累積相位數(shù)據(jù)相加,把相加后的結果送至相位寄存器,相位寄存器將加法器在上一個時鐘所產(chǎn)生的新相位數(shù)據(jù)反饋到輸入端。相位累加器進行線性相位累加,當累積滿量時就會產(chǎn)生一次溢出,完成一個周期,這個周期就是DDS合成信號的一個頻率周期,累加器的溢出頻率即為DDS的輸出信號頻率。

DDS的輸出頻率和參考時鐘,相位累加器長度N以及頻率控制字FSW的關系式為:

目前常見的DDS芯片的頻率分辨率在,適用于高精度的測量。尤其對于那些需要特別低的頻率的場合(比如:0.00001Hz)。采用DDS技術可以非常容易的實現(xiàn)且其精度穩(wěn)定度非常高體積也很小。由于DDS的輸出最大頻率受奈奎斯特抽樣定理限制,所以DDS的最高輸出頻率為,但在實際設計中的DDS系統(tǒng)中,由于輸出濾波器的非理想性,一般輸出信號的最大頻率只能達到參考時鐘頻率的40%左右。

2 AD9954

目前新上市的DDS芯片大多帶有微控制器,設計者只要增加少許外圍器件就可以制作成DDS技術的高質量信號發(fā)生器。且它無量程限制,無過渡過程信號相位和幅度真正連續(xù)無畸變。其單字節(jié)命令可以降低該芯片在待機狀態(tài)時的功效,經(jīng)測定耗電量大約在1.75mw左右。AD9954能輸出頻率大小為160MHz的正弦波,它能使快速頻率變換精度達到0.01Hz和相位精度為0.022°,它由一些高速I/O口,,一個被定義的線性掃描操作模式,一個片上高速頻率測定機(用來在要求平方波輸出的情形下),一個片上晶振和鎖相環(huán)電路。它由RAM去提供多種模式的靈活的頻率掃描電路,鎖相環(huán)電路提供使用者以多重系統(tǒng)時鐘頻率。AD9954在擴大的工業(yè)溫度范圍中也能發(fā)揮其特殊功效。

2.1 信號源系統(tǒng)的硬件設計

相位檢測部分的輸入端需要經(jīng)過混頻,得到一個低頻信號。在其信號源部分需要用兩片AD9954芯片分別產(chǎn)生主振信號和本振信號。其中主振信號還用于對激光二極管的調制。圖1為激光測距系統(tǒng)的信號源的硬件圖。

2.1 激光測距系統(tǒng)信號源硬件圖(如圖2）

2.2 激光測距儀的DDS部分

3 結語

本文對DDS技術的原理和在激光測距中的應用作了詳細描述,指出DDS在測距中的重要地位,介紹了AD9954芯片的設計方案,為整臺測距機設計墊下了基礎。

參考文獻

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