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DDS芯片AD9851及其在跳频通信系统中之应用

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增大字体作者：佚名来源：本站整理发布时间：2010-09-07 01:46:41

信息产业部电子第54所　　高保生

摘要：本文介绍了直接数字频率合成技术之发展及原理，重点分析了DDS芯片AD9851之原理及其在跳频系统中之应用。阳光电子学校维修专家分析认为：
关键词：DDS； AD9851；跳频通信；频率合成

跳频通信技术是一种抗干扰通信技术，近年来得到广泛之应用。阳光电子学校维修专家分析认为：跳频通信之核心技术之一是跳频频率合成技术。阳光电子学校维修专家分析认为：频率合成技术主要有三种方式，即直接合成、锁相频率合成和直接数字合成(DDS)。阳光电子学校维修专家分析认为：其中直接数字合成DDS较前两种方法有很大不同，它直接对参考正弦时钟进行抽样和数字化，然后通过数字计算技术进行频率合成。阳光电子学校维修专家分析认为：与其它频率合成方法相比，它之优点是：相位连续，频率分辨率高，频率转换速度快。阳光电子学校维修专家分析认为：另外还具有价格低廉和良好之可再调制性能。阳光电子学校维修专家分析认为：而跳频频率合成器要求频率转换速度快，输出频率范围宽，而且易于使用，由此可见高速DDS很适合于用作跳频频率合成器。阳光电子学校维修专家分析认为：

1. DDS之原理及特点
　　如图1所示，DDS由相位累加器、正弦查表、D/A转换器和低通滤波器组成。阳光电子学校维修专家分析认为：图1中之参考时钟是一个稳定之晶体振荡器，用它来同步整个合成器之各个组成部分，相位累加器类似于一个简单之计数器，在每个时钟脉冲输入时，它之输出就增加一个步长之相位增量值。阳光电子学校维修专家分析认为：相位累加器把频率控制字FSW之数据变成相位抽样来确定输出频率之大小。阳光电子学校维修专家分析认为：相位增量之大小随外部指令FSW之不同而不同，一旦给定了相位增量，输出频率也就确定了。阳光电子学校维修专家分析认为：当用这样之数据寻址时，正弦查表就把存储在相位累加器中之抽样值转换成正弦波幅度之数字量函数。阳光电子学校维修专家分析认为：D/A变换器把数字量变成模拟量，低通滤波器进一步平滑并滤掉带外杂散，得到所需之信号波形。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　DDS之输出频率f_O和参考时钟fr、相位累加器长度N以及频率控制字FSW之关系为：
　　f_O=f_r·FSW/2^N
　　DDS之频率分辨率为：
　　Δf_O=f_r/2^N
　　由于DDS之输出大频率受奈奎斯特抽样定理限制，所以：
　　f_max=f_r/2
　　目前，DDS产品有Qualcomm公司之Q2334、Q2368；AD公司之AD7008，AD9850，AD9851等，本文主要以AD公司之AD9851进行介绍。阳光电子学校维修专家分析认为：
2. AD9851之工作原理及特性
　　AD9851是AD公司新推出之采用先进之CMOS技术生产之直接数字合成器，它之原理如图2所示。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　AD9851之高工作时钟为180MHz，内部除了完整之高速DDS外，还集成了时钟6倍频器和一个高速比较器。阳光电子学校维修专家分析认为：集成之时钟6倍频器降低了外部参考时钟频率，仅需一个30MHz晶振即可。阳光电子学校维修专家分析认为：因此减小了高频辐射，提高了系统之电磁兼容能力。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　AD9851 DDS系统采用了32bits相位累加器及10bitsDAC，在70MHz模拟输出时，DAC输出之抑制寄生动态范围SFDR>43dB。阳光电子学校维修专家分析认为：5bits相位控制可现小11.5°之相位改变。阳光电子学校维修专家分析认为：频率控制和相位调节可采用并行或串行方式。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　AD9851工作电压范围较宽，为2.7～5.2V，180MHz工作时之功耗为550mW，功耗低，在2.7V时仅为4mW。阳光电子学校维修专家分析认为：AD9851采用28脚表面贴装形式封装。阳光电子学校维修专家分析认为：
3. AD9851在跳频通信中之应用

3.1 跳频通信之工作原理
　　跳频通信早应用于军事抗干扰通信，现在广泛应用于移动通信、卫星通信等领域。阳光电子学校维修专家分析认为：跳频通信是利用发送信号载频迅速地、伪随机地在很宽之频段内跳变来传送信息，因而具有很强之抗干扰能力。阳光电子学校维修专家分析认为：跳频系统工作原理框图如图3所示。阳光电子学校维修专家分析认为：
　　跳频通信系统之数据调制一般采用FSK，经FSK调制之窄带信息与伪随机码控制下之频率合成器产生之宽带跳频本振信号混频得到跳频调制信号，再经放大后由天线发射出去。阳光电子学校维修专家分析认为：在接收端，跳频信号之接收则通过同步电路来控制伪随机码产生器以使频率合成器产生同发送端频变规律相同之跳频本振，从而得到中频信号。阳光电子学校维修专家分析认为：然后将中频信号解调后输出发送数据。阳光电子学校维修专家分析认为：
3.2 AD9851在跳频通信中之应用
　　由于AD9851具有频率转换速度快、输出频带宽及使用方便等特点，因此，特别适用于做跳频通信中之频率合成器。阳光电子学校维修专家分析认为：图4所示为AD9851在跳频通信系统中之应用。阳光电子学校维修专家分析认为：

　　图4中，在跳频通信发送端，发送数据和伪随机码产生器产生之频率控制信号相加，形成对AD9851之频率控制字，AD9851输出宽带跳频信号和本振信号混频，得到跳频射频信号，经放大后输出至天线发送出去。阳光电子学校维修专家分析认为：在接收端，跳频信号下变频后和AD9851产生之跳频信号混频得到中频信号，经数据解调器解调输出数据。阳光电子学校维修专家分析认为：接收端同步控制电路产生和发送端同步之跳频控制信号来控制AD9851，使之产生跳

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