PHƯƠNG PHÁP TỔ HỢP SỐ TRỰC TIẾP DDS
3.2.TÍNH CHẤT CỦA PHƯƠNG PHÁP TỔ HỢP SỐ TRỰC TIẾP
Với những phân tích như đã nói ở trên, tần số chuẩn đầu vào của DDS càng cao thì tần số đầu ra cũng càng cao. Nhưng trong thực tế, tần số ra của hệ thống DDS bị giới hạn bởi tính chất của khối chuyển đổi số sang tương tự do nó bị hạn chế tại những tần số cao. Thông thường để nâng cao dải tần của bộ tổ hợp tần số người ta hay sử dụng phương pháp là thực hiện ghép nối khối tổ hợp tần số trực tiếp với các khối tổ hợp tần số khác như là vòng lặp khóa pha hoặc trộn với một tần số cố định khác. Mặt khác khi tần số đầu ra của khối DDS tăng lên thì số mẫu biên độ trong mỗi chu kỳ giảm, gây ra khó khăn trong việc tái tạo lại chính xác tín hiệu đầu ra. Độ chính xác của tín hiệu sin đầu ra thường được diễn tả trong độ sạch phổ, mỗi hệ thống ứng dụng phương pháp DDS thường có độ sạch phổ giới hạn.
Hình 3.9: So sánh độ nhảy tần của DDS với PLL
Hình 3.9 minh họa một tính chất khác của phương pháp tổ hợp số trực tiếp đó là tốc độ nhảy tần. Nếu giá trị pha đầu vào thay đổi, khối tích lũy pha đồng thời thay đổi tới tần số mới trong chu kỳ clock tiếp theo. Sự chuyển đổi tần số trong hệ thống DDS cũng chính là sự thay đổi liên tục của pha. Hình 3.9 là sự so sánh tốc độ nhảy tần trong hai hệ thống DDS và PLL. Trong hệ thống PLL thì sự chuyển đổi tần số bao gồm một chu kỳ chuyển đổi tần số và một sự vượt quá tần số, kết hợp với bộ tổ hợp tần số trên linh kiện tương tự (khối dao động cố định, khối trộn, khối lọc) để tăng thêm tốc độ nhảy tần nhưng sự thay đổi pha liên tục rất khó thực hiện. Tổ hợp số trực tiếp vốn đã có mức nhiễu thấp và độ lệch tần số nhỏ. Trong hầu như tất cả các hệ thống DDS khối dao động thạch anh cố định tạo ra tần số chuẩn, như vậy tính chất nhiễu pha và độ lệch tần số được giữ nguyên.
Độ sạch phổ của hệ thống DDS chính là hệ số giới hạn hiệu quả sử dụng của nó, và độ sạch phổ được quyết định bởi khả năng thực hiện của khối chuyển đổi số sang tương tự. Phổ đầu ra của khối tổ hợp tần số là một tần số thì khi đó tín hiệu số đầu ra của khối DDS có dạng gần giống tín hiệu hình sin, theo nguyên lý này thì phổ đầu ra chỉ có tại tần số cần tạo ra
và nhiễu lượng tử là 2 1 12
q
trong đó q là mức lượng tử. Hình 3.10 mô tả phổ đầu ra của bộ tổ hợp số trực tiếp (DDS) trong trường hợp lý tưởng
Hình 3.10: Phổ đầu ra của DDS trong trường hợp lý tưởng
Hình 3.11: Phổ đầu ra của khối DDS thực tế
Nhìn trên hình 3.11 ta thấy phổ đầu ra của tổng hợp số trực tiếp (DDS) có thêm thành phần nhiễu ảnh hàm truyền đạt không còn lý tưởng. Trong rất nhiều hệ thống tổng hợp tần số chúng ta cần phải quan tâm đến đặc tính dải động giải phóng nhiễu tạp (SFDR). Dải động giải phóng nhiễu
tạp được xác định là lượng công suất sai khác giữa công suất tín hiệu tốt nhất với công suất tín hiệu trong trường hợp xấu nhất ở dải tần cần tạo ra của khối tổng hợp tần số.
Rất khó để có thể nói về SFDR của khối tổng hợp số trực tiếp (DDS) vì nó bao gồm rất nhiều biến số, bước lượng tử trong khối chuyển đổi số sang tương tự cũng góp phần tạo ra sự sai lệch trong tín hiệu ra của khối tổng hợp số trực tiếp (DDS). Với những hệ thống tổng hợp tần số thường yêu cầu rất cao về độ chính xác và độ ổn định tần số trong việc lựa chọn kênh tryền nên cần dải động giải phóng nhiễu tạp cao, như vậy sẽ hạn chế độ rộng dải tần ra của khối tổng hợp tần số. Nhưng với hệ thống tổng hợp số trực tiếp (DDS) do có giao diện số để thực hiện khối điều chế trung tần do vậy nó sẽ cho độ sạch phổ đúng yêu cầu và tăng thêm dải tần sử dụng trong máy thu phát vô tuyến.
Biên độ đầu ra của khối chuyển đổi số sang tương tự có dạng: A= f f f f c a c a / ) / sin( π π (3.4) Nhiễu ảnh của dải tần Nyquist (0 ÷ 2fc
) sẽ có mặt trong mỗi dải tần số là bội số của tần số chuẩn fc, nhiễu ảnh này được loại bỏ sau bộ lọc thông thấp.
Khối chuyển đổi số sang tương tự dùng 10 ÷ 12 bit sẽ tạo ra dải động giải phóng nhiễu tạp là 70dB với tần số chuẩn đầu vào là 80MHz. Còn khi ta sử dụng tần số chuẩn đầu vào cao hơn song khối chuyển đổi số sang tương tự chỉ có 8 bit thì dải động giải phóng nhiễu tạp chỉ đạt 45dB.