电子产品世界

2 DDS芯片介绍

　　DDS的诸多优点使它得到了非常广泛的应用。在数字调制方面,它可以用来实现FSK、QPSK、8PSK等调制。在雷达频率源方面,它可以实现多点、窄步长、高相噪的点频输出频率源以及线性调频输出频率源。在扩频通信方面,它可实现CDMA工作方式以及多种规律的跳频模式。

　　现在国外已经有非常成熟的DDS芯片。Qualcomm公司推出了DDS系列Q2220、Q2230、Q2334、Q2240、Q2368,其中Q2368的时钟频率为130MHz,分辨率为0.03Hz,杂散控制为-76dBc,变频时间为0.1μs;美国AD公司也相继推出了他们的DDS系列:AD9850、AD9851、可以实现线性调频的AD9852、两路正交输出的AD9854以及以DDS为核心的QPSK调制器AD9853、数字上变频器AD9856和AD9857。AD公司的产品全部内置了D/A变换器,称为Complete-DDS。其中AD9852时钟频率为300MHz,近端杂散抑制优于-80dBc,远端优于-48dBc,相位噪声为-148dB10kHzc/Hz@,频率跳变速度为130ns,频率分辨率为1μHz。

AD9852主要由48位的频率寄存器、48位相位累加器、正(余)弦查询表(带正交输出)、幅度调制寄存器、乘法器和12位D/A转换器构成。

　　AD9852可以实现单频、FSK、Chirp、FM Chirp、BPSK等多种输出形式。用其中的Chirp模式和FSK模式可以方便地实现跳频功能,满足雷达跳频系统的要求。使用时只要初始化DDS,设定跳频持续时间和跳频间隔时间即可实现自动跳频。这比以往的DDS芯片如AD9850要方便得多。

　　AD9852的管脚分为三部分:(1)数据及控制端口;(2)电源部分;(3)参考及输出部分。

　　由于AD9852是目前市场上性价比较高的DDS器件之一，而且AD9852具有线性调频功能,可以方便实现频率的跳变。所以在雷达跳频系统中最终采用了AD9852芯片。下面就该芯片的应用设计做一简要介绍[2]。

3 频率合成器的设计

　　要让AD9852工作,需要按下列流程初始化:

　　(1)数据在WR信号控制下从并行输入口D0～D1写入48位并行寄存器,或在SCLK控制下从串行输入口SDATA写入48位串行寄存器。

　　(2)对S/P SELECT置1或置0以决定输入数据是并行还是串行。1为并行,0为串行。

　　(3)AD9852芯片内部不带带通滤波器,所以外围电路中应该按实际工作需要外接带通滤波器,滤除不需要的频率分量[1]。

　　利用一片AD9852及简单的外围电路实现频率合成器的结构框图如图2所示。

　　根据我在设计过程中的实际经验,有以下几个问题需要注意。

3.1 单片机的选择

　　因为AD9852是3.3V系统,所以必须选择可以工作在3.3V的单片机。设计之初,忽略了这个问题,选用了普通51系列芯片,因为其输出电平只能为5V, 高于3.3V,DDS芯片因此被损坏。后打算采用51系列,但因为其在市场上很难买到,所以最终采用了Microchip公司的PIC系列单片机PIC16F874。该单片机可以工作在2.2～5.5V的范围内[4]。又考虑到设计要求的高速控制,PIC16F874单片机的速度是51系列的3倍,所以PIC16F874单片机满足设计要求。

3.2 单片机的外围电路

　　DDS的工作电压是3.3V,而PIC的掉电复位电压是4.5V?眼4?演,所以PIC单片机的外围电路需要使用上电复位模式。

3.3 要避开DDS杂散较大的输出频点

　　在实际应用中,还有一些点的杂散信号很大,而且离主频很近,无法去除。所以应该避免输出这些频点。这些频点为靠近fc/3、fc/4、fc/5、fc/6……的频点。

3.4 去 耦

　　在一个电子系统中,通常多个器件共用一个电源。而电源线给交流信号提供了一个通路,使得交流信号通过电源线在器件之间传输,形成了干扰。所以必须在器件之间和电源到器件之间的电源线上加入滤波部分,滤掉交流干扰,称为去耦。电源的去耦通常用几个并联电容和串联电感来实现,如图3所示。

关键词： PIC单片机 DDS芯片 AD9852 雷达跳频