DDS39RF10 和 'RFS10 是一系列雙通道和單通道直接數(shù)字合成器，具有 16 位分辨率的數(shù)模轉(zhuǎn)換器 （DAC）。高采樣率、輸出頻率范圍、64 位 NCO 頻率分辨率和任何具有相位相干性的跳頻使該器件能夠進(jìn)行任意波形生成 （AWG） 和直接數(shù)字合成 （DDS）。
*附件：dds39rfs10.pdf

這些器件還可用作插值DAC，用于窄帶直接RF采樣或復(fù)雜基帶信號(hào)生成。單通道的最大輸入數(shù)據(jù)速率為775MSPS，雙通道的最大輸入數(shù)據(jù)速率為388MSPS。這些器件可以在超過(guò) 10GHz 的載波頻率下生成高達(dá) 620MHz 信號(hào)帶寬（16 位輸入分辨率）的信號(hào)，從而能夠通過(guò) C 波段和 X 波段直接采樣。

JESD204B和JESD204C兼容的串行接口有 2 個(gè)接收器對(duì)，每個(gè)接收器對(duì)的速率高達(dá) 12.8Gbps。該接口JESD204B，JESD204C符合子類 1 標(biāo)準(zhǔn)，可通過(guò)使用 SYSREF 實(shí)現(xiàn)確定性延遲和多設(shè)備同步。

特性

• 16位、10.24至20.48GSPS、多奈奎斯特DAC內(nèi)核
• 最大輸入數(shù)據(jù)速率：
  • 16 位、單通道復(fù)數(shù) I/Q：775MSPS
  • 16 位、雙通道復(fù)數(shù) I/Q：388MSPS
• 輸出帶寬 （-3dB）：12GHz
• fOUT = 2.997GHz、DES2XL模式、DEM/抖動(dòng)關(guān)閉時(shí)的性能
  • 本底噪聲（小信號(hào)）：-153dBFS/Hz
  • SFDR （-0.1dBFS）：76dBc
  • IMD3（每音-7dBFS）：-71dBc
  • 加相位噪聲，10kHz 偏移：-138dBc/Hz
• 四個(gè)集成數(shù)字上變頻器 （DUC）
  • 插值：4x、6x、8x、12x ...256 倍
  • 用于 I/Q 輸出的復(fù)雜基帶 DUC
  • 復(fù)雜到實(shí)數(shù)上轉(zhuǎn)換，用于雙通道直接射頻采樣
  • 64 位頻率分辨率 NCO
• 快速重新配置接口，實(shí)現(xiàn)快速跳頻
  • 4位數(shù)據(jù)，200MHz時(shí)鐘
  • 60ns 重新配置（32 位頻率）
  • 任何具有相位相干性的跳頻
• JESD204C界面
  • 多達(dá) 2 個(gè)通道，最高可達(dá) 12.8Gbps
  • C-S 類，子類 1 兼容
  • 內(nèi)部交流耦合電容器
• 用于自動(dòng) SYSREF 時(shí)序校準(zhǔn)的 SYSREF 窗口

參數(shù)

方框圖

DDS39RF10 與 DDS39RFS10 是德州儀器（TI）推出的高采樣率直接數(shù)字合成器（DDS）系列器件，搭載 16 位多奈奎斯特 DAC 內(nèi)核，具備靈活的數(shù)字上變頻（DUC）、高速 JESD204C 接口及高精度數(shù)控振蕩器（NCO），可生成超寬頻帶信號(hào)，適用于衛(wèi)星通信（SATCOM）、相控陣天線、合成孔徑雷達(dá)（SAR）激勵(lì)器、無(wú)線通信測(cè)試儀等對(duì)頻率精度與信號(hào)帶寬要求嚴(yán)苛的場(chǎng)景。兩款器件核心架構(gòu)一致，僅通道數(shù)量存在差異，可根據(jù)應(yīng)用對(duì)信號(hào)輸出通道的需求靈活選型。

一、核心特性與器件差異

1. 共性核心特性

• 高采樣與帶寬能力 ：16 位多奈奎斯特 DAC 內(nèi)核，采樣率覆蓋 10.24~20.48GSPS（雙沿采樣模式下）；模擬輸出帶寬（-3dB）達(dá) 12GHz，支持 C 波段至 X 波段直接信號(hào)生成，可處理最高 620MHz 帶寬的 16 位分辨率輸入信號(hào)。
• 卓越信號(hào)性能 ：在輸出頻率 2.997GHz、DES2XL 模式（禁用 DEM/Dither）下，小信號(hào)噪聲底低至 - 153dBFS/Hz，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍（SFDR，-0.1dBFS）達(dá) 76dBc，三階互調(diào)失真（IMD3，-7dBFS 雙音）為 - 71dBc；10kHz 偏移處附加相位噪聲低至 - 138dBc/Hz，確保信號(hào)純凈度。
• 靈活數(shù)字上變頻（DUC） ：集成 4 個(gè)獨(dú)立 DUC，插值倍數(shù)可配置為 4x、6x、8x…256x，支持復(fù)數(shù)基帶至實(shí)信號(hào)上變頻，適配雙通道直接射頻采樣；支持復(fù)數(shù) / 實(shí)數(shù)輸出格式切換，復(fù)數(shù)輸出時(shí)最多啟用 2 個(gè) DUC（DUC0/1），實(shí)數(shù)輸出時(shí)最多啟用 4 個(gè) DUC，可通過(guò)通道綁定器（Channel Bonder）將多 DUC 輸出求和后送入 DAC。
• 高精度 NCO 功能 ：64 位 NCO 支持頻率范圍 - FCLK/2~+FCLK/2，相位分辨率 16 位，支持三種跳頻模式：
  • 相位連續(xù)模式 ：頻率漸變無(wú)相位突變，避免信號(hào)失真；
  • 相位相干模式 ：基于 SYSREF 同步，多次跳頻后相位可恢復(fù)初始狀態(tài)；
  • 相位同步模式 ：更新頻率時(shí)復(fù)位累加器，適用于多器件 NCO 同步。
• 高速 JESD204C 接口 ：支持 2 條 SerDes 通道，單通道速率最高 12.8Gbps，兼容 8b/10b（可選加擾）與 64b/66b（強(qiáng)制加擾）編碼；符合 Class C-S subclass-1 標(biāo)準(zhǔn)，支持確定性延遲與多器件同步，內(nèi)置 SYSREF 窗口功能，可自動(dòng)校準(zhǔn) SYSREF 時(shí)序，補(bǔ)償溫度與電壓導(dǎo)致的時(shí)序偏移。
• 快速重配置與低功耗優(yōu)化 ：提供快速重配置接口（FR），支持 200MHz 時(shí)鐘下 4 位數(shù)據(jù)傳輸，32 位頻率配置僅需 60ns，且跳頻保持相位相干；支持睡眠模式，總功耗低至 171mW，適配低功耗場(chǎng)景。

2. 器件差異（DDS39RF10 vs DDS39RFS10）

二、封裝與引腳功能

1. 封裝規(guī)格

兩款器件均采用 17mm×17mm 256 引腳 FCBGA 封裝（1mm 引腳間距），內(nèi)置裸露熱焊盤（需接地優(yōu)化散熱），熱阻參數(shù)為：結(jié)到環(huán)境（RθJA）15.8°C/W、結(jié)到板（RθJB）4.2°C/W、結(jié)到殼頂（RθJC (top)）0.9°C/W；工作溫度范圍 - 40°C~105°C（環(huán)境溫度），結(jié)溫最高 150°C，MSL 等級(jí) 3（260°C 峰值回流焊，168 小時(shí)濕度敏感等級(jí)）。

2. 關(guān)鍵引腳分類與功能

三、電氣規(guī)格與工作條件

1. 電源要求

2. 關(guān)鍵電氣參數(shù)（典型值，TA=25°C，F(xiàn)CLK=10.24GHz，IFS_SWITCH=20.5mA）

• DAC 核心性能 ：16 位分辨率（無(wú)失碼），差分非線性（DNL）±2.2LSB，積分非線性（INL）±9LSB；滿量程輸出電流（IFS_SWITCH）可通過(guò) RBIAS 電阻與寄存器配置，典型值 20.5mA（3.6kΩ 電阻），溫度漂移 - 8.6μA/°C。
• 輸入輸出特性 ：模擬輸入電容 0.5pF（時(shí)鐘 / SYSREF 引腳），過(guò)壓防護(hù)峰值功率 10dBm（100Ω 端接）；DAC 輸出差分端接電阻 102Ω，溫度系數(shù) - 9.6mΩ/°C；參考電壓（VREF）典型值 0.9V，溫漂 45ppm/°C。
• 功耗 ：DDS39RF10 在 10.24GSPS、雙 DAC 工作（Power Mode 1）時(shí)，總功耗典型值 2638mW；DDS39RFS10 單 DAC 工作（Power Mode 5）時(shí)，總功耗典型值 1761mW；睡眠模式功耗低至 171mW。

四、核心功能與工作模式

1. DAC 輸出模式

器件支持多種 DAC 輸出模式，適配不同頻率范圍與信號(hào)特性需求，模式差異如下表：

2. 數(shù)字上變頻（DUC）與 NCO

• DUC 配置 ：4 個(gè) DUC 可獨(dú)立或統(tǒng)一配置插值倍數(shù)（2x256x），插值濾波器采用多級(jí)設(shè)計(jì)（如 fir1fir5、fir_3x），通帶帶寬 80%，阻帶衰減＞90dB；支持通道綁定功能，可將多個(gè) DUC 輸出按 1（0dB）、0.5（-6dB）、0.25（-12dB）增益縮放后求和，避免信號(hào)飽和。
• NCO 同步與重配置 ：NCO 可通過(guò) JESD204C 接口 LSB、SYSREF 信號(hào)或 SPI_SYNC 寄存器觸發(fā)同步，確保多通道 / 多器件相位一致性；快速重配置接口（FR）支持 60ns 內(nèi)更新 32 位頻率字，且跳頻保持相位相干，適配動(dòng)態(tài)頻率調(diào)整場(chǎng)景。

3. JESD204C 接口與同步

• 接口特性 ：支持 2 條 SerDes 通道，速率最高 12.8Gbps，8b/10b 編碼可選加擾，64b/66b 編碼強(qiáng)制加擾；支持 subclass 0（非確定性延遲）與 subclass 1（確定性延遲），subclass 1 需通過(guò) SYSREF 校準(zhǔn) LMFC/LEMC 計(jì)數(shù)器，確保多器件同步精度。
• 時(shí)序校準(zhǔn) ：內(nèi)置 SYSREF 窗口功能，可檢測(cè) SYSREF 相對(duì)于 CLK 的位置（SYSREF_POS 寄存器），自動(dòng)選擇最優(yōu)采樣時(shí)刻（SYSREF_SEL 配置），補(bǔ)償溫度（-0.05ps/°C）與電壓（0.19ps/mV）導(dǎo)致的時(shí)序偏移，優(yōu)化同步 margin；支持 LANE_ARR 寄存器測(cè)量 lane 到達(dá)時(shí)間，輔助設(shè)置彈性緩沖區(qū)釋放延遲（RBD），確保確定性延遲。

4. 特殊工作模式

• DDS 模式 ：通過(guò) DDS_EN 寄存器使能，禁用 JESD204C 接口與 DUC 插值濾波器，直接通過(guò) NCO 生成 tones，支持 4 個(gè)獨(dú)立 DDS 通道；AMP 寄存器可配置各通道幅度，用于抵消 DAC 輸出諧波（如 HD2、HD3），提升信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍；此模式下 SYSREF 周期約束簡(jiǎn)化，無(wú)需適配 JESD204C 時(shí)序要求。
• 睡眠與掉電模式 ：支持睡眠模式（MODE [1:0]=0b11）與全掉電模式，睡眠模式下寄存器配置保留，總功耗 171mW；全掉電模式需遵循特定電源時(shí)序，避免器件損傷，喚醒后需等待內(nèi)部參考穩(wěn)定（約 100μs）。

五、寄存器配置

1. 寄存器 bank 核心功能

• 全局控制 bank（0x000~0x00F） ：包含芯片復(fù)位（SOFT_RESET）、設(shè)備配置（DEVICE_CONFIG）、芯片 ID 與版本讀?。–HIP_ID、CHIP_VERSION）等，用于器件基礎(chǔ)初始化。
• JESD204C 配置 bank（0x100~0x1FF） ：配置 JESD 模式（JMODE）、通道數(shù)（JESD_M）、編碼方式（JENC）、PLL 參數(shù)（REFDIV、MPY、RATE）及 SerDes 均衡器（EQ_CTRL、LANE_EQ），確保高速接口穩(wěn)定工作。
• DAC 與 DUC 配置 bank（0x200~0x3FF） ：配置 DAC 輸出模式（MXMODE）、DUC 插值倍數(shù)（DUC_L）、NCO 頻率與相位（FREQ [n]、PHASE [n]）、DEM/Dither 功能（DEM_DITH），控制信號(hào)生成鏈路參數(shù)。
• 狀態(tài)與告警 bank（0x400~0x4FF） ：包含溫度傳感器讀數(shù)（TS_TEMP）、系統(tǒng)告警（SYS_ALM）、同步狀態(tài)（SYNC_STATUS），用于監(jiān)測(cè)器件工作狀態(tài)與故障排查。

2. 關(guān)鍵寄存器示例

六、應(yīng)用與設(shè)計(jì)建議

1. 典型應(yīng)用場(chǎng)景

• 衛(wèi)星通信（SATCOM） ：利用 12GHz 寬輸出帶寬與低相位噪聲，生成 C/X 波段上行 / 下行信號(hào)，支持多載波同時(shí)輸出；DUC 插值功能可降低基帶數(shù)據(jù)率，適配 FPGA 數(shù)據(jù)處理能力。
• 合成孔徑雷達(dá)（SAR）激勵(lì)器 ：通過(guò) DDS 模式生成高線性度 Chirp 信號(hào)，NCO 相位相干跳頻確保雷達(dá)距離分辨率；DES2XL/H 模式抑制鏡像信號(hào)，減少后端濾波復(fù)雜度。
• 相控陣天線系統(tǒng) ：DDS39RF10 雙 DAC 支持雙極化信號(hào)輸出，多器件通過(guò) SYSREF 同步，確保多通道相位一致性，提升天線波束成形精度。

2. 設(shè)計(jì)建議

• 電源設(shè)計(jì) ：模擬電源（VDDA18A/B、VEEAM18/B18）與數(shù)字電源（VDDDIG、VDDCLK10）需獨(dú)立供電，推薦 “開(kāi)關(guān)電源 + 低噪聲 LDO” 架構(gòu)（如 LMS3635+TPS7A8400），每路電源引腳就近并聯(lián) 0.1μF 陶瓷電容 + 10μF 鉭電容去耦；模擬地、數(shù)字地、時(shí)鐘地在熱焊盤處單點(diǎn)連接，避免地彈噪聲。
• PCB 布局 ：
  • 模擬輸入（AINxP/AINxM、CLK±、SYSREF±）采用差分布線，長(zhǎng)度匹配誤差＜5mil，遠(yuǎn)離數(shù)字信號(hào)線；
  • SerDes 接口（6SRX±、14SRX±）布線阻抗控制為 100Ω，長(zhǎng)度匹配誤差＜10mil；
  • 熱焊盤通過(guò)≥8 個(gè) 0.3mm 過(guò)孔連接至地平面，優(yōu)化散熱。
• 時(shí)鐘與同步 ：采樣時(shí)鐘（CLK±）推薦使用低噪聲時(shí)鐘源（如 LMK04828），AC 耦合至引腳；多器件同步時(shí)，SYSREF 與 CLK 需等長(zhǎng)布線（誤差＜10ps），通過(guò) SYSREF_POS 寄存器校準(zhǔn)時(shí)序，確保同步精度。
• 信號(hào)完整性 ：DAC 輸出端建議串聯(lián) 1kΩ 限流電阻（防止過(guò)流），驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)距離信號(hào)時(shí)添加差分緩沖器（如 THS4551）；JESD204C 鏈路使用阻抗匹配連接器（如 Samtec QSE 系列），減少信號(hào)反射。