DDS芯片AD9851及其在跳頻通信系統中之應用

DDS芯片AD9851及其在跳頻通信系統中之應用

信息產業部電子第54所　　高保生

    摘  要：本文介紹了直接數字頻率合成技術之發展及原理，重點分析了DDS芯片AD9851之原理及其在跳頻系統中之應用。陽光電子學校維修專家分析認為：
    關鍵詞：DDS； AD9851； 跳頻通信；頻率合成

    跳頻通信技術是一種抗干擾通信技術，近年來得到廣泛之應用。陽光電子學校維修專家分析認為：跳頻通信之核心技術之一是跳頻頻率合成技術。陽光電子學校維修專家分析認為：頻率合成技術主要有三種方式，即直接合成、鎖相頻率合成和直接數字合成(DDS)。陽光電子學校維修專家分析認為：其中直接數字合成DDS較前兩種方法有很大不同，它直接對參考正弦時鐘進行抽樣和數字化，然后通過數字計算技術進行頻率合成。陽光電子學校維修專家分析認為：與其它頻率合成方法相比，它之優點是：相位連續，頻率分辨率高，頻率轉換速度快。陽光電子學校維修專家分析認為：另外還具有價格低廉和良好之可再調制性能。陽光電子學校維修專家分析認為：而跳頻頻率合成器要求頻率轉換速度快，輸出頻率范圍寬，而且易于使用，由此可見高速DDS很適合于用作跳頻頻率合成器。陽光電子學校維修專家分析認為：

1. DDS之原理及特點
　　如圖1所示，DDS由相位累加器、正弦查表、D/A轉換器和低通濾波器組成。陽光電子學校維修專家分析認為：圖1中之參考時鐘是一個穩定之晶體振蕩器，用它來同步整個合成器之各個組成部分，相位累加器類似于一個簡單之計數器，在每個時鐘脈沖輸入時，它之輸出就增加一個步長之相位增量值。陽光電子學校維修專家分析認為：相位累加器把頻率控制字FSW之數據變成相位抽樣來確定輸出頻率之大小。陽光電子學校維修專家分析認為：相位增量之大小隨外部指令FSW之不同而不同，一旦給定了相位增量，輸出頻率也就確定了。陽光電子學校維修專家分析認為：當用這樣之數據尋址時，正弦查表就把存儲在相位累加器中之抽樣值轉換成正弦波幅度之數字量函數。陽光電子學校維修專家分析認為：D/A變換器把數字量變成模擬量，低通濾波器進一步平滑并濾掉帶外雜散，得到所需之信號波形。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　DDS之輸出頻率f_O和參考時鐘fr、相位累加器長度N以及頻率控制字FSW之關系為：
　　f_O=f_r·FSW/2^N
　　DDS之頻率分辨率為：
　　Δf_O=f_r/2^N
　　由于DDS之輸出 大頻率受奈奎斯特抽樣定理限制，所以：
　　f_max=f_r/2
　　目前，DDS產品有Qualcomm公司之Q2334、Q2368；AD公司之AD7008，AD9850，AD9851等，本文主要以AD公司之AD9851進行介紹。陽光電子學校維修專家分析認為：
2. AD9851之工作原理及特性
　　AD9851是AD公司 新推出之采用先進之CMOS技術生產之直接數字合成器，它之原理如圖2所示。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　AD9851之 高工作時鐘為180MHz，內部除了完整之高速DDS外，還集成了時鐘6倍頻器和一個高速比較器。陽光電子學校維修專家分析認為：集成之時鐘6倍頻器降低了外部參考時鐘頻率，僅需一個30MHz晶振即可。陽光電子學校維修專家分析認為：因此減小了高頻輻射，提高了系統之電磁兼容能力。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　AD9851 DDS系統采用了32bits相位累加器及10bitsDAC，在70MHz模擬輸出時，DAC輸出之抑制寄生動態范圍SFDR>43dB。陽光電子學校維修專家分析認為：5bits相位控制可現 小11.5°之相位改變。陽光電子學校維修專家分析認為：頻率控制和相位調節可采用并行或串行方式。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　AD9851工作電壓范圍較寬，為2.7～5.2V，180MHz工作時之功耗為550mW，功耗低，在2.7V時僅為4mW。陽光電子學校維修專家分析認為：AD9851采用28腳表面貼裝形式封裝。陽光電子學校維修專家分析認為：
3. AD9851在跳頻通信中之應用

3.1 跳頻通信之工作原理
　　跳頻通信 早應用于軍事抗干擾通信，現在廣泛應用于移動通信、衛星通信等領域。陽光電子學校維修專家分析認為：跳頻通信是利用發送信號載頻迅速地、偽隨機地在很寬之頻段內跳變來傳送信息，因而具有很強之抗干擾能力。陽光電子學校維修專家分析認為：跳頻系統工作原理框圖如圖3所示。陽光電子學校維修專家分析認為：
　　跳頻通信系統之數據調制一般采用FSK，經FSK調制之窄帶信息與偽隨機碼控制下之頻率合成器產生之寬帶跳頻本振信號混頻得到跳頻調制信號，再經放大后由天線發射出去。陽光電子學校維修專家分析認為：在接收端，跳頻信號之接收則通過同步電路來控制偽隨機碼產生器以使頻率合成器產生同發送端頻變規律相同之跳頻本振，從而得到中頻信號。陽光電子學校維修專家分析認為：然后將中頻信號解調后輸出發送數據。陽光電子學校維修專家分析認為：
3.2 AD9851在跳頻通信中之應用
　　由于AD9851具有頻率轉換速度快、輸出頻帶寬及使用方便等特點，因此，特別適用于做跳頻通信中之頻率合成器。陽光電子學校維修專家分析認為：圖4所示為AD9851在跳頻通信系統中之應用。陽光電子學校維修專家分析認為：

　　圖4中，在跳頻通信發送端，發送數據和偽隨機碼產生器產生之頻率控制信號相加，形成對AD9851之頻率控制字，AD9851輸出寬帶跳頻信號和本振信號混頻，得到跳頻射頻信號，經放大后輸出至天線發送出去。陽光電子學校維修專家分析認為：在接收端，跳頻信號下變頻后和AD9851產生之跳頻信號混頻得到中頻信號，經數據解調器解調輸出數據。陽光電子學校維修專家分析認為：接收端同步控制電路產生和發送端同步之跳頻控制信號來控制AD9851，使之產生跳

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