更新DDS噪声杂散分析(引用自《数字阵列雷达和软件化雷达 ...
来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/26 07:05:13
在上次某帖子的讨论中(http://lt.cjdby.net/thread-1591740-1-1.html),网友@eeyylx说DDS杂散问题严重,相位噪声也比PLL大,且DDS必须配合PLL才能发挥功能,LZ是个半桶水,啊不~~~~半桶水太抬举LZ了,LZ桶里面就那么几滴水,但是LZ很好奇心很严重,刚好运气比较好,在网上弄到了《数字阵列雷达和软件化雷达》这本书,作者是张明友(什么?你说这人是谁,我也不知道,不过百度了下好像这人是电子科大的教授,后来本来想找吴曼青院士的书,但是没找到),和自己的认识一起发出来希望能抛砖引玉。
好~~正文开始:
首先是概述
这里我们可以看到PLL的缺点是啥,那就是频率转化时间和频率分辨率的矛盾。
接下来是两个对比的图表
图表也确实是这样。(这里希望有人能给我科普下分频比和环路带宽是啥意思)
DDS工作原理是怎样的呢?
说实在话,完全看不懂这里。。。。。后面的DDS结构、分类、我也就跳过不贴了。
我们在前面的图表上知道了DDS有输出频谱杂散大、输出频率低的缺点,那怎么办呢?那就是接下来这里---基于DDS的频率合成技术
下面是DDS+PLL的详细介绍
DDS+DS的详细介绍
DDS性能参数分析
重点来了,相位噪声和杂散电平
从这里可以看出DDS本身工作机制的相位噪声问题是不大的,而DDS的内部集成工艺水平和外围电路及电源噪声才是大头。
这里看来可以通过合理参考时钟频率和输出频率来避免杂散的问题(不过这感觉有点绕过问题的感觉啊。。。。。。)
好了,今天先更到这里,下一课就是我们讨论的主题之一-------------DDS杂散和噪声的来源分析~~~~~~
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今天就更完DDS杂散和噪声来源分析这部分吧~~~~~
噪声与杂散源的概述
相位截断带来的杂散
这里也再次印证了之前38所论文所言-----当寻址位数M大于等于15时,相位截断误差所引入杂散可在工程中不予考虑。
幅度量化带来的噪声
DAC引入的误差
重点---DAC的非线性
从这里我们可以看出DAC的非线性是DDS杂散的最大来源,而时钟频率的提高,也使得杂散越严重,所以改善DAC的杂散抑制成为DDS关注的重点,可惜书上说我们至今为止仍未从数学上给出DAC的理论模型(这里大出我的意料之外!),很多研究都停留在经验上。
滤波器的特性
接下来是杂散抑制方法,这里我就不放出来了,到时候我放出下载大家自己看吧,我就贴个总结好了。
今天就到这里,下一回就是DDS在雷达中的作用~~~~
在上次某帖子的讨论中(http://lt.cjdby.net/thread-1591740-1-1.html),网友@eeyylx说DDS杂散问题严重,相位噪声也比PLL大,且DDS必须配合PLL才能发挥功能,LZ是个半桶水,啊不~~~~半桶水太抬举LZ了,LZ桶里面就那么几滴水,但是LZ很好奇心很严重,刚好运气比较好,在网上弄到了《数字阵列雷达和软件化雷达》这本书,作者是张明友(什么?你说这人是谁,我也不知道,不过百度了下好像这人是电子科大的教授,后来本来想找吴曼青院士的书,但是没找到),和自己的认识一起发出来希望能抛砖引玉。
好~~正文开始:
首先是概述
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这里我们可以看到PLL的缺点是啥,那就是频率转化时间和频率分辨率的矛盾。
接下来是两个对比的图表
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图表也确实是这样。(这里希望有人能给我科普下分频比和环路带宽是啥意思)
DDS工作原理是怎样的呢?
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说实在话,完全看不懂这里。。。。。后面的DDS结构、分类、我也就跳过不贴了。
我们在前面的图表上知道了DDS有输出频谱杂散大、输出频率低的缺点,那怎么办呢?那就是接下来这里---基于DDS的频率合成技术
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下面是DDS+PLL的详细介绍
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DDS+DS的详细介绍
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DDS性能参数分析
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重点来了,相位噪声和杂散电平
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从这里可以看出DDS本身工作机制的相位噪声问题是不大的,而DDS的内部集成工艺水平和外围电路及电源噪声才是大头。
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这里看来可以通过合理参考时钟频率和输出频率来避免杂散的问题(不过这感觉有点绕过问题的感觉啊。。。。。。)
好了,今天先更到这里,下一课就是我们讨论的主题之一-------------DDS杂散和噪声的来源分析~~~~~~
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今天就更完DDS杂散和噪声来源分析这部分吧~~~~~
噪声与杂散源的概述
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相位截断带来的杂散
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这里也再次印证了之前38所论文所言-----当寻址位数M大于等于15时,相位截断误差所引入杂散可在工程中不予考虑。
幅度量化带来的噪声
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DAC引入的误差
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重点---DAC的非线性
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从这里我们可以看出DAC的非线性是DDS杂散的最大来源,而时钟频率的提高,也使得杂散越严重,所以改善DAC的杂散抑制成为DDS关注的重点,可惜书上说我们至今为止仍未从数学上给出DAC的理论模型(这里大出我的意料之外!),很多研究都停留在经验上。
滤波器的特性
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接下来是杂散抑制方法,这里我就不放出来了,到时候我放出下载大家自己看吧,我就贴个总结好了。
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今天就到这里,下一回就是DDS在雷达中的作用~~~~
1.1:频率杂散大(这是很不专业的说法,行业说法叫谐波噪音)
1.2:工作频率低(如果没有和PLL,DS混合使用,DDS最多工作在1GHz左右)
DDS的优点在于任意波形的形成和高速的切换频率。
但是对于雷达性能来说最关键的指标还是频率和谐波。
这个论文正好证明了我对DDS提出的几点问题。
1.1:频率杂散大(这是很不专业的说法,行业说法叫谐波噪 ...
别急,这还没完呢~~~~后面还有~~~~
硬伤比较多:
1)DDS价格低 (这绝对是开玩笑,为了每年几百颗,几千颗的芯片数量,我们几百号人,N个研究所来搞,单价几千几万)
2)混合型体积大,价格高(都可以用CMOS集成了,再差也可以用MCM多芯片模组技术)
3)DS PLL 等模拟器件使用大量非线性器件造成体积大,杂波过多。(90年代CMOS模拟电路兴起以后DS和PLL里面所有的
器件都可以集成在一个芯片之上,所以我们教科书上讲模拟电路体积大的缺点已经完全解决)
4) 用HBT砷化镓工艺做数字DDS,提高DDS频率。(放P,纯粹外行的话,目前的技术只能做到在GaAs芯片上放几十几百个晶体管,比如手机上的功率放大器PA,就是用GaAs做放大电路。只有几个管子。然后一个分立的CMOS芯片做包罗跟踪,功率探测,偏执电路)所以DDS只能用CMOS工艺和BiCMOS工艺来做。工艺上决定了DDS频率不可能做非常高。CMOS工艺的偏差非常大,比模拟芯片大得多,因此每一颗芯片的工艺一致性比模拟器件差!!!
总结:
直接DDS做雷达频率综合器简直就是悲剧,因为它的频率低,连L波段都够呛。谐波噪音大-致命的问题!
还有相位噪音-取决于芯片的工艺水品。由于DDS只能用CMOS工艺来做,CMOS的一致性差比模拟器件(HBT GaAs)差得多,所
以几乎是无解的。而且线宽越小,工艺杂散越大。几乎无解啊!
但是结合PLL和DS以后是非常好的频率综合器。但是从LZ给的图上看,DDS在混合频综里面实际上也是工作在非常低的频段,生成低频信号,然后用PLL和DS等模拟器件做上变频。
结论:所谓完全的数字式频率生成方法DDS根本不能直接用在雷达上(至少L波段)。只能是和PLL,DS等模拟器件结合以后才能发挥效能。所以14所所谓的全数字雷达就是忽悠,实际上就是把DDS放在了PLL里面提高了切换速度,波形生成的能力。
别急,这还没完呢~~~~后面还有~~~~
bring it on
CMOS工艺 = 截止频率低、寄生电容大、工艺一致性差
工作原理 = 有DAC噪音,信号源噪音,寄存器(高速数字电路,信号完整性差,噪音大),加法器。开环电路,温度漂移的影响都很大!
相对而言PLL优势大多了
phemt 或者HBT GaAs工艺 = 截止频率高,线性度高,寄生参数小,一致性好
原理= 一个PD 一个VCO 还有一个除法器组成的闭环回路,实时监控输出频率的质量。
这个论文正好证明了我对DDS提出的几点问题。
1.1:频率杂散大(这是很不专业的说法,行业说法叫谐波噪 ...
如果你对DDS提出的问题需要这篇论文来证明,那是否可以认为在那个帖子中有关DDS的问题是你自己分析出来的?
这篇论文是说如何扬长避短应用DDS等实现数字阵列雷达功能,DDS的优劣在其诞生之初就己经是很淸楚的。
不过你在那个帖子中的有些说法,我个人认为是在不了解基本情况之下想当然的说法,只说一项,DDS最大的优奌就是它的低相位噪声和精确相位控制,这是目前任何其他电路程式所不具备的,也是有源相控阵雷达小型化以及数字阵列雷达的基础,而你的观点却是正好相反。
2 80 90年代大量的pll模拟电路搭的相控阵雷达工作正常 也没看出有什么问题
3 pll相位噪音更低 移相器的精度更是无可比拟。凭什么说只有dds更适合做相控阵雷达?
4 dds成本非常高 可是这篇论文确认文dds便宜 我国专门搞了24所做dds到和ad每年就几万个产品 价格怕事跟奔驰宝马差不多了
5 模拟器件的单芯片化已经解决了体积 成本的问题 耗电量更低。而论文却说模拟的体积大。
哎 此论文误导人啦。
没错 dds相位噪音不比pll更低 造价还更高。影响雷达的最关键因素是谐波 而不是频率切换速度 或者任意波形声称能力。自从模拟器件单芯片化以后 体积就已经不是问题了。
如果说要相位控制精确。直接用模拟移相器。比任何有源器件都精确
相控阵雷达小型化和dds扯不上边。模拟器件单芯片化已经解决了。
其实14所的数字雷达就是在传统雷达的基础上装了dds 仅此而已。以前的模拟pll 滤波器 低噪音放大器 晶体振荡器 功放。甚至混频器都保留了。这算哪门子数字阵列雷达。
基本上和我们用的手机差不多。
早期是这样 很多领导都是电子科大的
后来电子科大毕业生都跑沿海城市赚钱去了
所以关系就淡了
1.1:频率杂散大(这是很不专业的说法,行业说法叫谐波噪 ...
这个论文正好证明了我的观点dds必须和模拟pll结合才能发挥处优势。而且仅限L,波段 做预警雷达
其实14所的数字雷达就是在传统雷达的基 ...
这你就不对了,相控阵雷达真要纯数字就没法玩了,一个单元一个采样板,空警2000这种光采样板就能堆个十来吨(军标是很变态的)。也就是说雷达功率、rt单元数要到空警2000的程度,运20吃不吃的下都是问题,可能得c17级别的
问题不大 关键是 滤波器 匹配电路 公路检测 放大器 功放 是完全不能用数字电路取代的。理论上不行。而且目前的所谓数字雷达都用了IQ混频器 靠这算哪门子 数字雷达。
还有就是机载超算(主要用dsp的吧?或者叫信号处理机?)要翻几翻,重量、功率都是大问题啊
问题不大 关键是 滤波器 匹配电路 公路检测 放大器 功放 是完 ...
考,你居然想数字化到这个程度……果断想多了。
至少现在电子科技就到能把雷达回波信号用数字化处理已经顶天了
至少现在电子科技就到能把雷达回波信号用数字化处理已经 ...
七十年代就办到了。cw雷达的信号处理及其简单。一般本科生都可以做。
不用超算。能算个fft变化 就可以满足要求。也就几瓦的耗电量
写这个文章的人离开一线科研岗位已经有很多年了。(2000年以后肯定没有直接做设计了)
硬伤比较多:
...
http://www.ime.cas.cn/xwzt/kyzt/201010/t20101015_2988226.html
近日,微电子所微波器件与集成电路研究室(四室)超高速数模混合电路课题组成功研制一款基于1um GaAs HBT工艺的4GHz 32-bit超高速直接数字频率合成器(Direct Digital Synthesizer, DDS)芯片。
该DDS芯片采用自主创新的DDS架构,该架构保证了芯片在4GHz的时钟频率下正常工作,该款DDS芯片内部还专门设计有Strobe电路用于调整输入的控制字与内部时钟的同步,使得输出正弦波形可在频率切换时保持相位连续。
测试结果表明该DDS芯片可在4GHz时钟频率下正常工作,可生成0~2GHz范围内的频率捷变正弦波,其最差无杂散动态范围(SFDR)大于40dBc,其工作时钟频率超过国外同类型产品(3.5GHz)。该超高速DDS芯片是国内速度最高的32bit DDS芯片,其架构与设计达到国际一流水平。该款DDS芯片的研制成功将对国内相关领域起到很好的促进作用。
但是你们看看这个芯片面积 这造价便宜不了
还有频谱图在一兆赫兹 高皆谐波这么多。怎么用?频率越高谐波越多。
好吧砷化镓可以做数字电路
但是你们看看这个芯片面积 这造价便宜不了
呵呵,我只是引用,不清楚具体参数的影响,高阶谐波有什么负面影响?再这个芯片大吗?
近日,微电子所微波器件与集成电路研究 ...
这个芯片的信号输出频谱相当差 才1MHz 谐波就这么多。如果不结合pll 根本没法用
这个芯片的信号输出频谱相当差 才1MHz 谐波就这么多。如果不结合pll 根本没法用
不清楚那个频谱图的意思?照你说的,谐波噪音就是频率杂散大,你又说用HBT 的caAs的指标会更好,我给出符合你要求的东西,你又说不行。再其最差无杂散动态范围(SFDR)大于40dBc,这个参数是什么意思?
这个芯片的信号输出频谱相当差 才1MHz 谐波就这么多。如果不结合pll 根本没法用
http://lt.cjdby.net/thread-1617136-1-1.html
能看一下这些芯片的水平吗?
不清楚那个频谱图的意思?照你说的,谐波噪音就是频率杂散大,你又说用HBT 的caAs的指标会更好,我给出符 ...
1 频谱图就是看在不同频率上输出信号的幅度
2 SFDR的意思是:输出信号幅度 与 杂波的比值。 用对数表示
频谱图上谐波如此多,如此大,频率才1MHz。这简直是悲剧。
如果不结合PLL根本没法用。
http://lt.cjdby.net/thread-1617136-1-1.html
能看一下这些芯片的水平吗?
已经不错了,但是不结合PLL没法用,谐波太厉害。
价格,体积,功耗 远远大于PLL
已经不错了,但是不结合PLL没法用,谐波太厉害。
价格,体积,功耗 远远大于PLL
国外有不结合PLL用的高水平芯片?
国外有不结合PLL用的高水平芯片?
有啊。但是不结合PLL或者DS频率就上不去,性能很悲剧。
结合了PLL也不能用于火控雷达。
结合了PLL也不能用于火控雷达。
话说数字式PLL(digital PLL)怎么样?
我不知道为什么在讨论这两个器件,感觉高性能的地相位噪声的信号源还是,一个固定频率的晶体+一个频率可调器件,然后上变频比较靠谱吧?这样,频率可调器件所需覆盖的是目标调整频率。另外,DDS也有用法是时钟是目标频率的4/5,这也是可以用的,不是吗?
某阴蒂国回来的根本就不懂雷达,丫最喜欢干的事就是在自己不懂的领域大放厥词,大家甭理会他让他自嗨好了。
现在的雷达全都是数字化处理,dds的那点杂散根本就不算个事儿。
某阴蒂国回来的根本就不懂雷达,丫最喜欢干 ...
数字化处理,杂散就不是问题??
你说的是天顶星科技??
有啊。但是不结合PLL或者DS频率就上不去,性能很悲剧。
结合了PLL也不能用于火控雷达。
我看你满帖的专业术语,实在是不知该如何回复你。
写这个文章的人离开一线科研岗位已经有很多年了。(2000年以后肯定没有直接做设计了)
硬伤比较多:
...
DDS在数字阵列雷达中是用作波形发生器,而不是频率综合器,它主要是用于产生基带调制信号,或中频调制信号,通过控制基带调制信号,或中频调制信号的相位和幅度去实现阵列的扫描。目前的直接DDS做雷达频率综合器只使用于米波。