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[導(dǎo)讀]AD9852是美國AD公司研制的一款性能優(yōu)異的DDS芯片,可廣泛應(yīng)用于軍事和民用等各個領(lǐng)域。

    摘要:AD9852是美國AD公司研制的一款性能優(yōu)異的DDS芯片,可廣泛應(yīng)用于軍事和民用等各個領(lǐng)域。文中給出了一種以AD9852為核心的短波通信跳頻源的設(shè)計方案。

    關(guān)鍵詞:DDS;跳頻源;濾波器;單片機; AD9852

DDS是一種直接對參考時鐘進行抽樣、數(shù)字化,然后用數(shù)字計算技術(shù)產(chǎn)生頻率的頻率合成方法。它的工作原理是在采樣頻率一定的條件下,通過控制兩次連續(xù)采樣之間的相位增量(不得大于π)來改變所得的離散序列的頻率,然后經(jīng)保持和濾波,唯一地恢復(fù)出該頻率的模擬信號。DDS的工作原理框圖如圖1所示。

AD9852是AD公司的DDS芯片?可廣泛用于軍事通信、雷達(dá)等各個領(lǐng)域。文中用AD9852實現(xiàn)的跳頻源可在外部撥碼開關(guān)的控制下對輸出頻率進行調(diào)整,以完全達(dá)到預(yù)期的設(shè)計指標(biāo)。

1 AD9852簡介

AD9852的功能框圖由圖2所示。由圖可見,AD9852內(nèi)部包括一個具有48位相位累加器的NCO、一個可編程時鐘倍頻器、一個反SINC濾波器、兩個12位300MHz DAC、一個高速模擬比較器以及接口邏輯電路。其主要特點如下:

●帶有300MHz內(nèi)部時鐘;

●可輸出FSK、BPSK、PSK、CHIRP、AM等信號;

●帶有兩個12位D/A轉(zhuǎn)換器;

●100MHz時具有80dB SFDR的動態(tài)性能;

●內(nèi)含4x到20x可編程參考時鐘倍頻器;

●帶有兩個48位可編程頻率寄存器和兩個14位可編程相位偏移寄存器;

●具有12位調(diào)幅及可編程整形功能;

●帶有單引腳FSK和BPSK數(shù)據(jù)接口。

●有10MHz的2線或3線SPI兼容串口接口和100MHz 8位并行接口。

圖2

    AD9852采用小型80引腳LQFP封裝,3.3V單電源供電,使用十分方便。但由于該器件功耗較大(普通工作模式下約為1.5W),因此應(yīng)用時應(yīng)特別注意散熱,避免芯片由于過熱而損壞。

2 跳頻源主要指標(biāo)及設(shè)計方案

跳頻源的主要指標(biāo)如下:

●輸出頻率:10~12.2MHz;

●步進:100kHz;

●跳頻時間:小于1ms;

●輸出功率:10dBm;

●諧波抑制:60dBc;

●相位噪聲:-130dBc/Hz @10KHz;

●寬頻帶無雜散動態(tài)范圍(SFDR):50dBc。

根據(jù)上述指標(biāo)要求,筆者采用AT89C51單片機來控制AD9852以實現(xiàn)該跳頻源。參考信號由40MHz的恒溫石英晶體振蕩器(OCXO)產(chǎn)生。為了抑制雜散,方案中在AD9852的DAC輸出端加上截止頻率為16MHz的低通濾波器。AD9852的輸出信號功率大約為-8dBm,而這顯然不能滿足要求,因此?筆者選用了mini公司的一款優(yōu)秀的放大模塊ERA-3來對信號進行放大(約20dB)。同時?在輸出端加上低通濾波器來抑制放大模塊所產(chǎn)生的諧波。

圖3

3 基于AD9852的跳頻源設(shè)計

3.1 AD9852控制電路

圖3所示是AD9852的控制電路。對AD9852的控制可采用AT89C51單片機的并行通信方式。將cosine DAC(48腳)作為AD9852的輸出端,撥碼開關(guān)用于控制單片機的P2.0~P2.5,從而實現(xiàn)對輸出頻率調(diào)諧字的控制,進而控制輸出頻率。

3.2 低通濾波器的設(shè)計與制作

要實現(xiàn)各項指標(biāo),應(yīng)在電路中使用兩個截止頻率為16MHz的7階切比雪夫濾波器?其電路圖如圖4所示。在濾波器的設(shè)計過程中,如何準(zhǔn)確實現(xiàn)高Q值的電感,直接影響著濾波器的最終性能。由圖4可知,濾波器中的電感量約為700nH,可采用AWG#26漆包線繞在磁導(dǎo)率為20的鎳鋅磁環(huán)上,然后與一個已準(zhǔn)確得知容值的電容(如100pF左右)相并聯(lián),接著在矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀上測出它的并聯(lián)諧振點,從而推算出所繞電感的大小。接下來仔細(xì)調(diào)節(jié)諧振點就可以確定所需的電感量。采用這種方法確定的電感準(zhǔn)確度高,實現(xiàn)方便。圖5為用ADS仿真的濾波器傳輸特性曲線(S21),其中電感Q值設(shè)定為50。實際做出的濾波器性能與仿真結(jié)果基本一致。

    3.3 軟件部分

設(shè)計該跳頻源軟件時,首先應(yīng)對單片機中一些特殊端口進行初始化設(shè)定:

UPD EQU P1.7

WRB EQU P1.6

SPS EQU P2.7

RES EQU P2.6

在完成對單片機本身以及AD9852的初始化過程之后,單片機就可開始對端口2進行讀數(shù),以確定所需輸出信號的頻率。由于AD9852的頻率字為48比特(6個字節(jié)),因此實際地址應(yīng)該是P2口后6位讀出的數(shù)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:

然后將相應(yīng)位置的頻率字寫到AD9852的頻率字寄存器。

ERSI:MOV R1 ,#06H ;每個頻點需要送48位數(shù)

MOV R3 ,#44H ;FTW1的最高位地址為04H

START:MOV R2,A;

MOV DPTR,#TAB2 ;將TAB2表首地址送DPTR

FREQ: MOV P1,R3;

MOVC A,@A+DPTR ;將ACC對應(yīng)地址中的數(shù)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 ;開始新一輪讀數(shù)

最后是程序的結(jié)尾部分,主要是AD9852初始化以及頻率字的內(nèi)容。

TAB1:DB 20H,00H,40H;對AD9852進行初始化

TAB2:DB 40H,00H,00H,00H,00H,00H;頻率字1

DB 40H,0A3H,0D7H,0AH,3DH,70H;頻率字2

DB 41H,47H,0AEH,14H,7AH,0E1H;頻率字3

…………

END

4 結(jié)束語

以AD9852為核心設(shè)計的短波通信跳頻源,可通過外部撥碼開關(guān)來對輸出頻率進行有效控制,最后得到輸出功率為10.5~11dBm、諧波抑制優(yōu)于65dBc、雜散優(yōu)于60dBc的正弦波。由于AD9852的功耗較大,因此,設(shè)計時應(yīng)對芯片采取有效的散熱措施,否則容易使芯片過熱而損壞,這一點應(yīng)該引起設(shè)計者充分地重視。

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