一、多音DDS模式

DDS（直接數(shù)字合成）是一種從單個(gè)固定頻率參考時(shí)鐘生成任意周期波的方法，廣泛用于信號(hào)生成應(yīng)用。 德思特AWG（任意波形發(fā)生器）上實(shí)現(xiàn)的DDS功能基于添加多個(gè)“DDS 核心”以生成多載波（多音調(diào)）信號(hào)的原理，每個(gè)載波都有自己明確定義的頻率、幅度和相位。除了這些靜態(tài)參數(shù)之外，還內(nèi)置了頻率和幅度斜率等動(dòng)態(tài)參數(shù)，以允許多個(gè)內(nèi)核進(jìn)行固有的線性變化。

在最簡(jiǎn)單的情況下，用戶將特定 DDS 內(nèi)核的命令頻率和幅度寫入，然后AWG將連續(xù)輸出單個(gè)周期性正弦波，直到用戶向其寫入更改。這些更改以命令的形式寫入（有關(guān)可用命令的列表，請(qǐng)參見下部分），并添加到先進(jìn)先出 (FIFO) 緩沖區(qū)。然后，這些命令按照寫入的順序執(zhí)行。

下方示例顯示了16個(gè)DDS內(nèi)核的輸出，這些內(nèi)核的獨(dú)立固定頻率在50 MHz到125MHz之間，間隔為5MHz。

16個(gè)正弦波DDS核在頻域的輸出

二、可用的DDS命令

1、內(nèi)置單行命令

● 設(shè)置DDS核心頻率

● 設(shè)置DDS核心的幅度

● 設(shè)置DDS核心的相位

● DDS核心的啟動(dòng)線性頻率斜率

● DDS核心的啟動(dòng)線性幅度斜率

● 設(shè)置數(shù)字輸出

● 改變執(zhí)行模式

● 設(shè)置輸出定時(shí)器

2、有多個(gè)命令組成的高級(jí)命令

從PC到AWG卡的快速DMA控制命令每秒可發(fā)送數(shù)百萬(wàn)條DDS命令。這提供了廣泛的靈活性，并允許執(zhí)行以下功能：

● 由多個(gè)線性斜率命令組成的S形頻率/幅度斜率

● 由多個(gè)線性斜率命令組成的自定義頻率/幅度斜率

● 由多個(gè)幅度變化命令組成的AM調(diào)制

● 由多個(gè)頻率變化命令組成的FM調(diào)制

● 由多個(gè)頻率變化命令組成的FSK（頻率移位鍵控）調(diào)制

什么是斜率（slope）？

斜率Slope指的是頻率或幅度隨時(shí)間變化的速率。在信號(hào)生成和調(diào)制技術(shù)中，斜率通常用來(lái)描述信號(hào)參數(shù)（如頻率或幅度）的變化速度。例如，一個(gè)線性斜率表示頻率或幅度以恒定的速率增加或減少。

3、示例（C++API）

以下示例生成一個(gè)110 MHz的信號(hào)，持續(xù)100毫秒，然后在接下來(lái)的100毫秒內(nèi)從110 MHz線性遞增到120 MHz，之后保持120 MHz直到停止。這里沒(méi)有顯示AWG的通用初始化和放大器設(shè)置：

三、FIFO命令

DDS功能通過(guò)寫入驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)部列表的命令來(lái)控制，當(dāng)發(fā)送以下命令時(shí)：

SPCM_DDS_CMD_WRITE_TO_CARD

這些命令列表會(huì)被寫入AWG卡中。這些命令列表被放入一個(gè)先進(jìn)先出FIFO（命令隊(duì)列）緩沖區(qū)，并一個(gè)接一個(gè)地執(zhí)行。下方的命令隊(duì)列土概覽展示了如何使用命令來(lái)生成單個(gè)DDS核心的不同輸出狀態(tài)。命令隊(duì)列中的命令從上到下執(zhí)行。

設(shè)置首先被寫入一組“影子寄存器”，這些寄存器是與活動(dòng)DDS配置寄存器并行的一組獨(dú)立寄存器。一個(gè)命令接一個(gè)命令地操作影子寄存器，直到接收到SPCM_DDS_CMD_EXEC_AT_TRIG命令，然后停止從FIFO寫入影子寄存器，AWG開始等待下一個(gè)內(nèi)部觸發(fā)。接收到觸發(fā)后，影子寄存器會(huì)被傳輸?shù)交顒?dòng)寄存器中。

左側(cè)顯示發(fā)出的 DDS 命令，右側(cè)顯示帶有時(shí)間信息的結(jié)果輸出

四、定時(shí)和觸發(fā)

DDS命令被寫入AWG內(nèi)部存儲(chǔ)器，并可以通過(guò)三種不同的方式執(zhí)行：

● 手動(dòng)：使用單獨(dú)的執(zhí)行命令來(lái)執(zhí)行隊(duì)列中的命令，計(jì)時(shí)完全由軟件完成。

● 觸發(fā)：命令執(zhí)行等待外部觸發(fā)信號(hào)，這允許與外部實(shí)驗(yàn)控制緊密交互。

● 定時(shí)器：具有非常精細(xì)的時(shí)間分辨率的可編程定時(shí)器定義了命令執(zhí)行時(shí)間。

在大多數(shù)情況下，將使用所有三種模式的組合，在命令序列之間混合這些模式?jīng)]有任何問(wèn)題。上面的例子展示了定時(shí)器的用法。

五、優(yōu)勢(shì)

DDS模式可用于任何需要純正弦信號(hào)的應(yīng)用場(chǎng)合。無(wú)需計(jì)算數(shù)千甚至數(shù)百萬(wàn)個(gè)樣本并將其傳輸?shù)紸WG內(nèi)存，只需幾個(gè)簡(jiǎn)單的DDS命令即可完成這項(xiàng)工作。多音DDS模式在控制聲光偏轉(zhuǎn)器 (AOD) 和聲光調(diào)制器 (AOM) 時(shí)特別有用，這些通常用于物理學(xué)，尤其是量子實(shí)驗(yàn)。使用具有頻率斜率的多音正弦信號(hào)可以在量子實(shí)驗(yàn)中以簡(jiǎn)單的方式移動(dòng)原子，這允許通過(guò)實(shí)驗(yàn)控制軟件的一些命令來(lái)操作光鑷。

具有多音DDS模式的AWG通過(guò)附加放大器驅(qū)動(dòng)聲光調(diào)制器來(lái)控制激光

審核編輯 黃宇