?? ——用pic單片機控制dds芯片ad9852實現雷達跳頻系統.htm
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size=4><B>用PIC單片機控制DDS芯片AD9852實現雷達跳頻系統 </B></FONT></TD></TR>
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<TD align=middle height=15>文章作者：渠麗媧 唐小宏<BR>文章類型：設計應用
文章加入時間：2003年10月19日23:26</TD></TR>
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<TD align=right><FONT color=#cc0000>文章出處：電子技術應用</FONT> </TD></TR>
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<P class=MsoNormal><SPAN
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<B>摘要：</B></SPAN>DDS具有分辨率高、轉換速度快的優點。在一些需要高頻分辨率、設置轉換度的應用場合，尤其是雷達及通信系統中的跳頻信號源中，DDS技術具有其它頻率合成方法無法比擬的優勢，是一種很有發展前途的技術。介紹了DDS的基本原理及DDS芯片功能特點以及DDS芯片AD9852的結構、特點，并采用PIC單片機控制AD9852，實現了跳頻頻率合成器。</P>
<P class=MsoNormal><SPAN
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<B>關鍵詞：</B></SPAN>DDS 頻率分辨率 轉換速度 頻率合成 PIC單片機</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">在研制雷達系統時，常常需要應用頻率合成技術來實現跳頻信號源。頻率合成是指從一個高穩定的參考頻率，經過各種技術處理，生成一系列穩定的頻率輸出。現在應用最廣的是鎖相環（PLL）頻率合成技術，它是通過變化PLL中的分頻比N來實現輸出頻率的跳頻的，但無法避免縮短環路鎖定時間與提高頻率分辨率的矛盾，因此很難同時滿足高速和高精確度的要求。直接數字式頻率合成（DDS）是近年發展起來的一種新的頻率合成技術。它將先進的數據處理理論與方法引入頻率合成領域，是繼直接頻率合成（DS）和間接頻率合成（IS）之后的第三代頻率合成技術。DDS的優點是：相對帶寬很寬，頻率轉換時間極短（ns級），頻率分辨率很高（可達<FONT
face=Arial>μHz</FONT>），全數字化結構便于集成，輸出相位連續，頻率、相位和幅度均可實現程控。因此能夠與計算機緊密結合在一起，充分發揮軟件的作用。在實際應用中，可以采用單片機來代替計算機對DDS芯片進行控制，實現合成頻率的輸出。因此在很短的時間內，DDS得到了飛速的發展和廣泛的應用。<BR><IMG
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vspace=10 border=0><BR><B>1 DDS的基本原理</B></P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">DDS技術是一種把一系列數字量形式的信號通過DAC轉換成模擬量形式的信號的合成技術。正弦輸出的DDS的原理框圖如圖1所示。相位累加器在A位頻率控制字FCW的控制下，以參考時鐘頻率fc為采樣率，產生待合成信號相位的數字線性序列。將其高P位作為地址碼，通過查詢正弦表ROM，產生S位對應信號波形的數字序列S（n），再由數/模轉換器（DAC）將其轉化為階梯模擬電壓波形S（t），最后由低通濾波器LPF平滑為正弦波輸出。</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">頻率控制字FCW和時鐘頻率fc共同決定了DDS輸出信號的頻率f0，它們之間的關系滿足：</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">f0=(FCW/2A)·fc
（1）</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">所以，在DDS結構及fc確定的前提下，通過FCW的控制就可以方便地控制輸出頻率f0。其頻率分辨率為：</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">f=f0min=fc/2N （2）</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">按照Naquist準則，最高輸出頻率可達0.5fc。但考慮到實際低通濾波器的限制，最高輸出頻率一般為0.4fc。</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">由于DAC非線性作用的存在，使得查表所得的幅度序列從DAC的輸入到輸出要經過一個非線性過程。于就會產生輸出信號f0的諧波分量。又因為DDS是一個采樣系統，所以這些諧波會fc為周期搬移，即：</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">f=<FONT
face=Arial>μfc±vf0 (3)</FONT></P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">其中，u、v為任意整數。它們落到Nyquist帶寬內就形成了有害的雜散頻率，頻率的位置可以確定，但幅度難以確定。所以在工程設計過程中要充分考慮輸出頻帶，注意避免上述雜散分量落入其中，以此來獲得較好的雜散指標。<IMG
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<P style="TEXT-INDENT: 0px"><B>2 DDS芯片介紹</B></P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">DDS的諸多優點使它得到了非常廣泛的應用。在數字調制方面，它可以用來實現FSK、QPSK、8PSK等調制。在轉達頻率源方面，它可以實現多點、窄步長、高相噪的點頻輸出的頻率源以及線性調頻輸出頻率源。在擴頻通信方面，它可實現CDMA工作方式以及多種規律的跳頻模式。</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">現在國外已經有非常成熟的DDS芯片。Qualcomm公司推出了DDS系列Q2220、Q2230、Q2334、Q2240、Q2368，其中Q2368的時鐘頻率為130MHz，分辨率為0.03Hz，雜散控制為-76dBc，變頻時間為0.1<FONT
face=Arial>μs</FONT>；美國AD公司也相繼推出了他們的DDS系列：AD9850、AD9851、可以實現線性調頻的AD9852、兩路正交輸出的AD9854以及以DDS為核心的QPSK調制器AD9853、數字上變頻器AD9856和AD9857。AD公司的產品全部內置了D/A變換器，稱為Complete-DDS。其中，AD9852時鐘頻率為300MHz，近端雜散抑制優于-80dBc，遠端優于-48dBc，相位噪聲為-148dBc/Hz@10kHz，頻率跳變速度為130ns，頻率分辨率為1<FONT
face=Arial>μHz</FONT>。</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">AD9852主要由48位的頻率寄存器、48位相位累加器、正（余）弦查詢表（帶正交輸出）、幅度調制寄存器、乘法器和12位D/A轉換器構成。</P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">AD9852可以實現單頻、FSK、Chirp、FM
Chirp、BPSK等多種輸出形式。用其中的Chirp模式和FSK模式可以方便地實現跳頻功能，滿足雷達跳頻系統的要求。使用時只要初始化DDS，設定跳頻持續時間和跳頻間隔時間即可實現自動跳頻。這比以往的DDS芯片如AD9850要方便得多。</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">AD9852的管腳分為三部分：（1）數據及控制端口；（2）電源部分；（3）參考及輸出部分。</P>
<P
style="TEXT-INDENT: 30px">由于AD9852是目前市場上性價比較高的DDS器件之一，而且AD9852具有線性調頻功能，可以方便實現頻率的跳變。所以在雷達跳頻系統中最終采用了AD9852芯片。下面就該芯片的應用設計做一簡要介紹。</P>
<P style="TEXT-INDENT: 0px"><B>3 頻率合成器的設計</B></P>
<P style="TEXT-INDENT: 30px">要讓AD9852工作，需要按下列流程初始化：<IMG height=141
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