基于DDS的SDH时钟抖动信号源的设计

李欣未

【摘要】 提出了基于DDS的带抖动时钟信号产生算法，介绍了其实现原理，分析了产生的带抖动时钟信号在频域和时域的性能，并通过仿真验证。使用该设计的抖动信号源产生带有O.172所规定的抖动频率及幅度范围的低频带抖动信号可对数字设备进行抖动性能的测试。

【关键词】 时钟抖动 DDS

一、引言

国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）于2005年制定出了《同步数字系列（SDH）数字系统的抖动和漂移测量设备（O.172）》。原理上，测量仪器应该由抖动/漂移发生功能模块和抖动/漂移测量功能模块组成[1]。本文只考虑抖动发生功能模块部分。在O.172中，抖动定义为数字信号的有效瞬间偏离其时间的理想位置的短期变化，这个短期的含义是这些变化的频率大于或等于10Hz[2]。

二、基于DDS的带抖动时钟信号设计与仿真

DDS技术的抖动信号源工作中，时钟脉冲每触发一次，累加器便将频率控制字K与相位寄存器输出的累加相位数据相加，然后把相加后的结果送至相位寄存器的数据输入端。相位寄存器将累加器上一个时钟作用后所产生的新相位数据反馈到累加器的输入端，以便累加器在下一个时钟作用下继续与频率控制字相加。这样，相位累加器在时钟的作用下进行线性累加，当相位累加器累加满时，就会产生一次溢出，以完成一个周期性的动作。这个周期就是DDS输出的信号周期。相位控制器控制DDS输出信号的相位，即对DDS输出信号进行相位调制。将相位控制器与相位寄存器的输出作为相加器的两个输入，相加器的结果被设置成有符號数，最高位为符号位，然后提取此最高位，得到所需频率的带有相位抖动的方波信号。

已知累加器位宽、采样频率，根据所需的正弦信号输出频率可计算得到相位控制字的值。相位控制器的实现是将相位寄存器的输出结果取高W位作为波形ROM的输入地址，查找相应的幅度码得到正弦波，作为相位控制器的输出与相位寄存器的输出相加，以达到控制输出信号相位的目的。在累加器充满后，DAC将输出一个完整周期的正弦波的阶梯式逼近。

在Simulink中搭建DDS技术的时钟抖动信号源平台，对产生的带相位抖动的方波信号进行仿真分析。

图2为经过similink仿真的正弦抖动信号仿真波形Asin（w1t），频率为0.1MHz，幅度为0.4UI。图3为DDS技术的抖动信号源输出方波信号仿真波形。其中图3中虚线图形为带有正弦抖动的方波信号的仿真图形，实线图形为无抖动方波信号的仿真图形。图3的虚线相对于实线发生了偏移，且偏移值可变，该偏移值即为相位抖动。正弦相位抖动幅度表明信号的偏移的大小，正弦相位抖动频率表明信号偏移的快慢。DDS技术的时钟抖动信号源实现了产生被正弦信号相位调制的方波信号。

参 考 文 献

[1] 彭承柱，彭明宇. 抖动和漂摆的工程计算与测量[M]. 北京：人民邮电出版社，2003

[2] 袁玉群，梁蓓，叶显阳，谭亚军. 低杂散DDS的分析与仿真[J]. 贵州大学学报（自然科学版），2009，26（6）：101-103

[3] 马令坤，张震强，党宏社. DDS频率合成器杂散的分析与仿真[J]. 微电子学与计算机，2007，24（7）：132-134