使用AD9852实现的10~12.2MHz跳频源

2006-11-10 15:34:28来源: 国外电子元器件

  DDS是一种直接对参考时钟进行抽样、数字化,然后用数字计算技术产生频率的频率合成方法。它的工作原理是在采样频率一定的条件下,通过控制两次连续采样之间的相位增量(不得大于π)来改变所得的离散序列的频率,然后经保持和滤波,唯一地恢复出该频率的模拟信号。DDS的工作原理框图如图1所示。

AD9852是AD公司的DDS芯片可广泛用于军事通信、雷达等各个领域。文中用AD9852实现的跳频源可在外部拨码开关的控制下对输出频率进行调整,以完全达到预期的设计指标。

1 AD9852简介

AD9852的功能框图由图2所示。由图可见,AD9852内部包括一个具有48位相位累加器的NCO、一个可编程时钟倍频器、一个反SINC滤波器、两个12位300MHz DAC、一个高速模拟比较器以及接口逻辑电路。其主要特点如下:

●带有300MHz内部时钟;

●可输出FSK、BPSK、PSK、CHIRP、AM等信号;

●带有两个12位D/A转换器;

●100MHz时具有80dB SFDR的动态性能;

●内含4x到20x可编程参考时钟倍频器;

●带有两个48位可编程频率寄存器和两个14位可编程相位偏移寄存器;

●具有12位调幅及可编程整形功能;

●带有单引脚FSK和BPSK数据接口。

●有10MHz的2线或3线SPI兼容串口接口和100MHz 8位并行接口

图2

  AD9852采用小型80引脚LQFP封装,3.3V单电源供电,使用十分方便。但由于该器件功耗较大(普通工作模式下约为1.5W),因此应用时应特别注意散热,避免芯片由于过热而损坏。

2 跳频源主要指标及设计方案

跳频源的主要指标如下:

●输出频率:10~12.2MHz;

●步进:100kHz;

●跳频时间:小于1ms;

●输出功率:10dBm;

●谐波抑制:60dBc;

●相位噪声:-130dBc/Hz @10KHz;

●宽频带无杂散动态范围(SFDR):50dBc。

根据上述指标要求,笔者采用AT89C51单片机来控制AD9852以实现该跳频源。参考信号由40MHz的恒温石英晶体振荡器(OCXO)产生。为了抑制杂散,方案中在AD9852的DAC输出端加上截止频率为16MHz的低通滤波器。AD9852的输出信号功率大约为-8dBm,而这显然不能满足要求,因此笔者选用了mini公司的一款优秀的放大模块ERA-3来对信号进行放大(约20dB)。同时在输出端加上低通滤波器来抑制放大模块所产生的谐波。

图3

3 基于AD9852的跳频源设计

3.1 AD9852控制电路

图3所示是AD9852的控制电路。对AD9852的控制可采用AT89C51单片机的并行通信方式。将cosine DAC(48脚)作为AD9852的输出端,拨码开关用于控制单片机的P2.0~P2.5,从而实现对输出频率调谐字的控制,进而控制输出频率。

3.2 低通滤波器的设计与制作

要实现各项指标,应在电路中使用两个截止频率为16MHz的7阶切比雪夫滤波器其电路图如图4所示。在滤波器的设计过程中,如何准确实现高Q值的电感,直接影响着滤波器的最终性能。由图4可知,滤波器中的电感量约为700nH,可采用AWG#26漆包线绕在磁导率为20的镍锌磁环上,然后与一个已准确得知容值的电容(如100pF左右)相并联,接着在矢量网络分析仪上测出它的并联谐振点,从而推算出所绕电感的大小。接下来仔细调节谐振点就可以确定所需的电感量。采用这种方法确定的电感准确度高,实现方便。图5为用ADS仿真的滤波器传输特性曲线(S21),其中电感Q值设定为50。实际做出的滤波器性能与仿真结果基本一致。


  3.3 软件部分

设计该跳频源软件时,首先应对单片机中一些特殊端口进行初始化设定:

UPD EQU P1.7

WRB EQU P1.6

SPS EQU P2.7

RES EQU P2.6

在完成对单片机本身以及AD9852的初始化过程之后,单片机就可开始对端口2进行读数,以确定所需输出信号的频率。由于AD9852的频率字为48比特(6个字节),因此实际地址应该是P2口后6位读出的数的6倍。

READPORT:MOV A,P2;

ANL A,#3FH;

MOV R1,A:

ADD A,R1:

ADD A,R1:

ADD A,R1:

ADD A,R1:

ADD A,R1:

然后将相应位置的频率字写到AD9852的频率字寄存器。

ERSI:MOV R1 ,#06H ;每个频点需要送48位数

MOV R3 ,#44H ;FTW1的最高位地址为04H

START:MOV R2,A;

MOV DPTR,#TAB2 ;将TAB2表首地址送DPTR

FREQ: MOV P1,R3;

MOVC A,@A+DPTR ;将ACC对应地址中的数送入ACC

MOV P3,A;

CLR WRB;

SETB WRB;

SETB UPD;

CLR UPD;

INC R3 ;地址加1

INC R2;

MOV A,R2;

DJNZ R1,FREQ;

NOP;

RETURNS:AJMP READPORT ;开始新一轮读数

最后是程序的结尾部分,主要是AD9852初始化以及频率字的内容。

TAB1:DB 20H,00H,40H;对AD9852进行初始化

TAB2:DB 40H,00H,00H,00H,00H,00H;频率字1

DB 40H,0A3H,0D7H,0AH,3DH,70H;频率字2

DB 41H,47H,0AEH,14H,7AH,0E1H;频率字3

…………

END


4 结束语

以AD9852为核心设计的短波通信跳频源,可通过外部拨码开关来对输出频率进行有效控制,最后得到输出功率为10.5~11dBm、谐波抑制优于65dBc、杂散优于60dBc的正弦波。由于AD9852的功耗较大,因此,设计时应对芯片采取有效的散热措施,否则容易使芯片过热而损坏,这一点应该引起设计者充分地重视。

关键字:DDS  时钟  频率

编辑: 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/sjzh/200611/554.html
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