DDS 信號源在掃頻測試中的應(yīng)用

應(yīng)用案例 
DDS 信號源在掃頻測試中的應(yīng)用 
電子設(shè)計(jì)中經(jīng)常碰到的問題是對待測電路(DUT)傳輸特性的測試，這里所說的傳輸特性包括增
益和衰減、幅頻特性、相位特性和時(shí)延特性等，而zui常見的就是 DUT 的幅頻特性。 
zui初，對于 DUT 的幅頻特性的測試是在固定頻率點(diǎn)上逐點(diǎn)進(jìn)行。這種測試方法繁瑣、費(fèi)時(shí)，
且不直觀，有時(shí)還會得出片面的結(jié)果。例如，測量點(diǎn)之間的諧振現(xiàn)象和網(wǎng)絡(luò)特性的突變點(diǎn)常常被漏
掉。 
DDS(Direct Digital Synthesis)技術(shù)是1971年3月由美國學(xué)者J.Tierncy, C.M.Rader和B.Gold
提出，這是一種從相位概念出發(fā)直接合成所需要波形的全數(shù)字頻率合成技術(shù)。  

DDS 技術(shù)的出現(xiàn)使得我們對于幅頻特性的測試變得異常簡單。我們只需要按照某種規(guī)律不斷
的配置“頻率碼 K"，就能夠得到一個(gè)頻率隨時(shí)間按照此規(guī)律在一定頻率范圍內(nèi)掃動的信號，如此
即可對 DUT 進(jìn)行快速、定性或定量的動態(tài)測試。因此，對 DUT 的調(diào)整、校準(zhǔn)及故障排除提供了極
大的便利。 
北京普源精電(RIGOL)推出的DG5000系列函數(shù)/任意波形發(fā)生器采用了DDS直接數(shù)字合
成技術(shù)，可生成穩(wěn)定、、純凈和低失真的輸出信號。本文僅以 DG5000 為例來詳細(xì)說明 DDS
信號源在掃頻測試中的具體應(yīng)用。 
1. DG5000 提供1uHz～250MHz 的掃頻范圍； 
2. 掃頻類型支持“線性掃頻"、“對數(shù)掃頻"和“步進(jìn)掃頻"； 
3. 掃頻時(shí)間 1ms～300s，同時(shí)支持“返回時(shí)間"、“起始保持"和“終止保持"的設(shè)置； 
4. 觸發(fā)方式包括“自動觸發(fā)"、“外部觸發(fā)"和“手動觸發(fā)"； 
5. 支持“標(biāo)記頻率"的設(shè)置，可以輕易表示出掃頻信號任意點(diǎn)的頻率值。 

模擬濾波器頻響測試 
在近代通信設(shè)備和各類控制系統(tǒng)中，濾波器的應(yīng)用極為廣泛，濾波器的優(yōu)劣直接決定產(chǎn)品的優(yōu)
劣，所以，對濾波器的研究和生產(chǎn)歷來為各國所重視。 
 
濾波器的分類有很多種，按頻率通帶可分為低通、高通、帶通和帶阻等等，濾波器產(chǎn)品和實(shí)現(xiàn)
方案也是多種多樣的。
 
DG5000 提供“線性掃頻"和“對數(shù)掃頻"兩種掃頻方式，“線性掃頻"是指輸出頻率以恒定
的“每秒若干赫茲"的方式改變，“對數(shù)掃頻"是指輸出頻率以恒定的“每秒倍頻程"的方式改變。 

“對數(shù)掃頻"適合寬頻帶的粗略掃描，“線性掃頻"適合窄頻帶的掃頻，如果用“線性掃
頻"對寬頻帶進(jìn)行掃描，必然會造成低頻段分辨率的丟失，從而無法得到正確的頻響。因此，對于
寬頻帶的掃描，首先用“對數(shù)掃頻"來縮小目標(biāo)頻帶的范圍，然后用“線性掃頻"來確定的頻
響特性。
通過示波器顯示的掃頻信號包絡(luò)即為該濾波器的頻響曲線。此外，“標(biāo)記頻率"可以快速準(zhǔn)確
的標(biāo)出掃頻周期中任意點(diǎn)的頻率值。所以，通過手動調(diào)整“標(biāo)記頻率"，使得 Mark 信號的下降沿
至頻響曲線的-3dB 處，那么此時(shí)的標(biāo)記頻率值即為該濾波器的截止頻率?！皹?biāo)記頻率"的測量方
法在測量 DUT 的諧振點(diǎn)時(shí)同樣適用。 

高分辨率數(shù)字濾波器的頻響測試 
數(shù)字濾波器頻率響應(yīng)的研究是一個(gè)非常復(fù)雜的課題。很多文章都只在研究穩(wěn)態(tài)下的濾波器頻
響，而事實(shí)上，雷達(dá)和其它突發(fā)方式的信號都是具有瞬時(shí)特性的。一般而言，頻率分辨特性越好的
濾波器，穩(wěn)定下來所需要的時(shí)間也越長，這是因?yàn)轭l響曲線越是陡峭的濾波器，其需要的抽頭就越
多、沖激響應(yīng)時(shí)間就越長。例如頻譜儀的分析濾波器，在穩(wěn)態(tài)條件下有著很好的相鄰信道抑制能力，
而瞬態(tài)響應(yīng)卻非常糟糕，這也符合了濾波器沖激響應(yīng)理論。 
 
DG5000 的“步進(jìn)掃頻"正是針對瞬態(tài)響應(yīng)較差的數(shù)字濾波器測試所設(shè)計(jì)的?！安竭M(jìn)掃頻"能
夠?qū)哳l頻帶分成若干個(gè)頻點(diǎn)，掃頻信號會在每個(gè)頻點(diǎn)上停留等長的時(shí)間。停留時(shí)間等于掃頻時(shí)間
除以分段數(shù)，用戶可以根據(jù)濾波器的特性設(shè)定掃頻時(shí)間和分段數(shù)。 



“步進(jìn)掃頻"時(shí)的趨勢圖如同階梯一樣，每個(gè)階梯的高度和長度皆可用戶設(shè)置，
所以，根據(jù)濾波器的特性，只要使得每個(gè)步進(jìn)的停留時(shí)間能夠大于濾波器由瞬態(tài)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)的時(shí)間，
就可準(zhǔn)確測試出濾波器的頻響特性。此外，通過調(diào)整每個(gè)步進(jìn)的停留時(shí)間，也可以測定濾波器達(dá)到
穩(wěn)態(tài)所需要的時(shí)間。 
結(jié)語 
DDS 信號源應(yīng)用于掃頻測試技術(shù)中，這相對于傳統(tǒng)的磁調(diào)制掃頻振蕩器、變?nèi)荻O管掃頻等
技術(shù)有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，相信 DDS 信號源會更廣泛的應(yīng)用于掃頻測試技術(shù)，同時(shí)也為工程師們
帶來更大的便利。