基于DDS芯片AD9852和單片機(jī)實(shí)現(xiàn)短波通信跳頻源的設(shè)計(jì)

ＤＤＳ是一種直接對參考時(shí)鐘進(jìn)行抽樣、數(shù)字化，然后用數(shù)字計(jì)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(hào)。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(gè)領(lǐng)域。文中用ＡＤ９８５２實(shí)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(jìn)行調(diào)整，以完全達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)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(gè)具有４８位相位累加器的ＮＣＯ、一個(gè)可編程時(shí)鐘倍頻器、一個(gè)反ＳＩＮＣ濾波器、兩個(gè)１２位３００ＭＨｚ ＤＡＣ、一個(gè)高速模擬比較器以及接口邏輯電路。其主要特點(diǎn)如下：

●帶有３００ＭＨｚ內(nèi)部時(shí)鐘；

●可輸出ＦＳＫ、ＢＰＳＫ、ＰＳＫ、ＣＨＩＲＰ、ＡＭ等信號(hào)；

●帶有兩個(gè)１２位Ｄ／Ａ轉(zhuǎn)換器；

●１００ＭＨｚ時(shí)具有８０ｄＢ ＳＦＤＲ的動(dòng)態(tài)性能；

●內(nèi)含４ｘ到２０ｘ可編程參考時(shí)鐘倍頻器；

●帶有兩個(gè)４８位可編程頻率寄存器和兩個(gè)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。

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(shí)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(jì)方案

跳頻源的主要指標(biāo)如下：

●輸出頻率：１０～１２．２ＭＨｚ；

●步進(jìn)：１００ｋＨｚ；

●跳頻時(shí)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(dòng)態(tài)范圍（ＳＦＤＲ）：５０ｄＢｃ。

根據(jù)上述指標(biāo)要求，采用ＡＴ８９Ｃ５１單片機(jī)來控制ＡＤ９８５２以實(shí)現(xiàn)該跳頻源。參考信號(hào)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(hào)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(hào)進(jìn)行放大（約２０ｄＢ）。同時(shí)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。

３、基于ＡＤ９８５２的跳頻源設(shè)計(jì)

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(jī)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(jī)的Ｐ２．０～Ｐ２．５，從而實(shí)現(xiàn)對輸出頻率調(diào)諧字的控制，進(jìn)而控制輸出頻率。

３．２ 低通濾波器的設(shè)計(jì)與制作

要實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)指標(biāo)，應(yīng)在電路中使用兩個(gè)截止頻率為１６ＭＨｚ的７階切比雪夫?yàn)V波器其電路圖如圖４所示。在濾波器的設(shè)計(jì)過程中，如何準(zhǔn)確實(shí)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(gè)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(diǎn)，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(diǎn)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(shí)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(shí)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(jì)該跳頻源軟件時(shí)，首先應(yīng)對單片機(jī)中一些特殊端口進(jìn)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(jī)本身以及ＡＤ９８５２的初始化過程之后，單片機(jī)就可開始對端口２進(jìn)行讀數(shù)，以確定所需輸出信號(hào)的頻率。由于ＡＤ９８５２的頻率字為４８比特（６個(gè)字節(jié)），因此實(shí)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(gè)頻點(diǎn)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(jìn)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(jì)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(jìn)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(jì)時(shí)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(diǎn)應(yīng)該引起設(shè)計(jì)者充分地重視。

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