Direct Digital Synthesizers: Theory, Design and Applications

یک مزیت عمده سینت سایزر دیجیتال مستقیم (DDS) این است که فرکانس، فاز و دامنه خروجی آن را می توان به طور دقیق و سریع تحت کنترل پردازنده دیجیتال دستکاری کرد. دیگر ویژگی‌های ذاتی DDS عبارتند از توانایی تنظیم با فرکانس بسیار خوب و وضوح فاز، و «پرش» سریع بین فرکانس‌ها. این ویژگی‌های ترکیبی، این فناوری را در رادارهای نظامی و سیستم‌های ارتباطی محبوب کرده است. در واقع، فناوری DDS قبلاً تقریباً به طور انحصاری برای برنامه‌های کاربردی پیشرفته و نظامی به کار می‌رفت: این فناوری پرهزینه، پرقدرت، دشوار بود و به یک مبدل D/A با سرعت بالا نیاز داشت. با توجه به بهبود فن آوری های مدار مجتمع (IC)، آنها اکنون جایگزین مناسبی برای فناوری حلقه قفل فاز آنالوگ (PLL) برای تولید فرکانس خروجی آنالوگ چابک در برنامه های سینت سایزر مصرف کننده ارائه می دهند.
گنجاندن مدولاسیون های مختلف آسان است. قابلیت های موجود در DDS با استفاده از روش های پردازش سیگنال دیجیتال (DSP) زیرا سیگنال به صورت دیجیتال است. با برنامه نویسی DDS، پهنای باند کانال تطبیقی، فرمت های مدولاسیون، پرش فرکانس و نرخ داده به راحتی به دست می آید. انعطاف پذیری DDS آن را برای مولد سیگنال برای رادیو نرم افزاری ایده آل می کند. مدارهای دیجیتالی که برای اجرای عملکردهای پردازش سیگنال استفاده می شوند، از اثرات رانش حرارتی، پیری و تغییرات اجزای مرتبط با همتایان آنالوگ خود متحمل نمی شوند. پیاده سازی بلوک های عملکردی دیجیتال، دستیابی به درجه بالایی از یکپارچگی سیستم را ممکن می سازد. پیشرفت‌های اخیر در فناوری ساخت IC، به‌ویژه CMOS، همراه با الگوریتم‌ها و معماری‌های پیشرفته DSP، راه‌حل‌های ممکن تک‌تراشه‌ای DDS را برای زیرسیستم‌های پیچیده پردازش سیگنال و ارتباطات به‌عنوان مدولاتور، دمدولاتور، نوسان‌ساز محلی، ژنراتور ساعت قابل برنامه‌ریزی و ژنراتور چیپ ارائه می‌دهد. DDS به کاربردهای مختلفی از جمله مودم های کابلی، تجهیزات اندازه گیری، ژنراتورهای شکل موج دلخواه، ایستگاه های پایه سلولی و ایستگاه های پایه حلقه محلی بی سیم می پردازد.
سینتی سایزرهای دیجیتال مستقیم برای یافتن کاربردهای احتمالی برای سیستم های ارتباط رادیویی نوشته شده است. برای مهندسین ارتباطات بی سیم و سیمی، معلمان و دانش آموزان جذاب خواهد بود.

A major advantage of a direct digital synthesizer (DDS) is that its output frequency, phase and amplitude can be precisely and rapidly manipulated under digital processor control. Other inherent DDS attributes include the ability to tune with extremely fine frequency and phase resolution, and to rapidly `hop' between frequencies. These combined characteristics have made the technology popular in military radar and communications systems. In fact, DDS technology was previously applied almost exclusively to high-end and military applications: it was costly, power-hungry, difficult to implement, and required a discrete high speed D/A converter. Due to improved integrated circuit (IC) technologies, they now present a viable alternative to analog-based phase-locked loop (PLL) technology for generating agile analog output frequency in consumer synthesizer applications.
It is easy to include different modulation capabilities in the DDS by using digital signal processing (DSP) methods, because the signal is in digital form. By programming the DDS, adaptive channel bandwidths, modulation formats, frequency hopping and data rates are easily achieved. The flexibility of the DDS makes it ideal for signal generator for software radio. The digital circuits used to implement signal-processing functions do not suffer the effects of thermal drift, aging and component variations associated with their analog counterparts. The implementation of digital functional blocks makes it possible to achieve a high degree of system integration. Recent advances in IC fabrication technology, particularly CMOS, coupled with advanced DSP algorithms and architectures are providing possible single-chip DDS solutions to complex communication and signal processing subsystems as modulators, demodulators, local oscillators, programmable clock generators, and chirp generators. The DDS addresses a variety of applications, including cable modems, measurement equipments, arbitrary waveform generators, cellular base stations and wireless local loop base stations.
Direct Digital Synthesizers was written to find possible applications for radio communication systems. It will have appeal for wireless and wireline communication engineers, teachers and students.