基于AD的正交扫频信号源实现方案.docVIP

基于AD9854的正交扫频信号源 技术介绍 DDS技术 D9854中使用的DDS技术是根据奈奎斯特采样定律，从连续信号的相位出发将一个正弦信号取样、量化、编码，形成一个正弦函数表，存于EPROM中；合成时，通过改变相位累加器的频率控制字来改变相位增量。相位增量不同，一个正弦周期内的采样点数不同。在时钟频率即采样频率不变的情况下，通过相位的改变来实现频率的改变，计算公式为 ，经转换得 。其中为相位变化，为角频率，为时钟周期，为时钟频率。由式中可知，改变相位值，就可改变合成信号的频率。由于N位相位累加器对进行量化，即对取2N个点，则可取0～2N-1。将其代入得 ，其中为频率控制字，取值为0～2N-1。将这种变化的相位/幅值量化的数字信号通过D/A转换即可得到合成的相位变化的模拟信号频率。 整个框架 各模块设计 MCU电源 5V (12V转5V) 1N4007：稳压二极管 稳压二极管的白色的那一端为正极，利用1N4007反向击穿特性实现稳压，因而从阴极输入。测试得，输入VCC12=12.29V , 输出为VCC5=5.05V。 AD9854电源 3.3V（5V转3.3V） MBR360：肖特基二极管，反向耐压60V正向最大连续电流3A瞬间峰值电流80A在3A正向电流下的压降（典型值）是0.74V。 AD9854芯片结构及工作模式AD9854是美国AD公司采用先进的DDS技术生产的具有高集成度的电路器件。它内部集成了48Bit频率累加器、48Bit相位累加器、正余弦波形表、高速、高性能的正交D/A转换器以及调制和控制电路，能够在单片上完成频率调制、相位调制、幅度调制和IQ正交调制等多种功能。当输入一个准确的参考频率，AD9854就产生一个高稳定的频率、相位、幅度可编程调制的正弦和余弦信号，作为本机振荡器用于通信、雷达等方面。AD9854的DDS内核具有48Bit的频率分辨率，相位截断17Bit保证了优良的无杂散动态比（SFDR）指标。同时，AD9854内部还含有可编程控制的时钟乘法器，这可以使用户采用相对较低频率的振荡器通过乘法电路实现从4到20的整数倍频成为系统时钟信号，其内部时钟速率最大可达300MHz。　AD9854有五种工作模式，分别为Single－Tone（Mode 000）、FSK（Mode 001）、Ramped FSK（Mode 010）、Chirp（Mode 011）和BPSK（Mode 100），模式选择可在控制寄存器里进行修改。在这五种模式中，Single－Tone模式是最为灵活的一种，也是主复位后的默认模式。通过该模式可以根据需要任意设定输出信号的频率、幅度和相位等特性。在FSK模式下，其输出信号的频率可根据引脚P29的电平高低在频率控制字F1和F2之间选择，而其相位则由相位控制字P1决定，频率跳变时相位保持连续。Ramped FSK模式与FSK的不同之处在于：F1和F2分别存储低频率和高频率，输出从F1到F2扫描，扫描间隔和速度可以控制，控制寄存器中既可提供单独控制位以实现自动三角形扫频过程，也可改变扫频速度以实现非线性扫频。Chirp模式是在指定的频率范围和频率精度上，频率可以是线性或非线性变化输出，而且扫频方向可控。与Ramped FSK模式相比，该模式需要用户自己通过“HOLD”（P29高电平）控制停止频率点，同时控制停止后的状态。BPSK模式的工作方式几乎和FSK完全相同，只是BPSK模式将频率F1和F2之间的切换变成了相位P1和P2之间的切换，引脚P29低电平时选择P1，高电平时选择P2。此外，还要通过频率寄存器对输出信号的频率进行控制。信号的产生及显示控制系统采用的单片机控制芯片是台湾Winbond公司的W78E58芯片，它是51系列单片机兼容的微控制器，其内部有32KB的FLASH EEPROM它的一个机器周期是4倍的振荡周期，执行同一条指令的时间只是普通的8051单片机的1/3，因此指令操作更加快速。本文设计中，W78E58的参考时钟由20MHz的晶体振荡器产生，同时也把它作为AD9854的输入时钟，再经过内部乘法电路15倍频后达到300MHz的系统时钟。AD9854有10MHz串行接口和100MHz8位并行接口2种方式可以选择，此处将S/P SELECT（Pin 70）引脚接高电平，选择并行传输方式。如图2所示，W78E58的P0.0至P0.7端口与AD9854的D0至D7端口相连传输数据信息，P2.0至P2.5端口与A0至A5端口相连传输寄存器地址信息，P3.6、P3.7分别与WR、RD两个引脚相连控制读写操作，由这三部分共同组成并行传输控制。例如，当WR引脚置低电平时，频率控制字通过