基于AD9954的数字射频信号源设计

张 嘉

基于AD9954的数字射频信号源设计

张 嘉

（作者单位：国家新闻出版广电总局573台）

DDS是一种数字化产生和处理正弦信号的频率合成技术，DDS技术具有频率分辨率高、切换速度快、相位连续、噪声低等优点。AD公司的AD9954是采用DDS技术的高集成频率合成芯片。本方案以AD 9954为核心，设计了一种可实现单载波输出，跳频输出，AM，FM，白噪声调制输出的多功能射频信号源。

DDS；AD9954；AM；FM；白噪声

1　硬件整体设计

随着芯片生产工艺的提高，及软件无线电技术快速发展。分辨率高，功能丰富的数字频率合成器需求越来越多。本方案采用DSP数字信号处理技术，DDS直接数字合成等技术，可以实现单载波、跳频、AM、FM和白噪声等多种调制短波信号输出等功能。

2　AD9954芯片简介

AD9954芯片使用了先进的DDS技术，内部集成高速，高性能的14位DAC，能产生高达200MHz模拟正弦波信号。AD9954内部含有PLL锁相环乘法器，最高可以倍频20倍，这样外围只需要一个低频的晶振就可以产生可靠的高频参考时钟。AD9954控制接口是标准SPI接口，这种串行接口具有通信速率快高，误码率低等优点，容易与市面上的大多数微控制器连接。AD9954含有1024×32静态RAM，支持几种模式灵活的扫频的能力，也支持用户定义一种线性扫频操作模式。同时含有一个片上高速比较器，可满足用户要求输出方波。

AD9954有3中工作模式，SINGLETONE MODE（单音模式）可以直接输出单载波信号，LINEAR SWEEP MODE（线性扫频模式），RAM MODE可以预存频率信息，实现跳频等功能。

3　信号源各功能实现原理

3.1单载波输出

使 AD9954工作于 Single-Tone Mode下，把所须的频率值F0代入公式FTW=232*F0/Fs，得到对应的频率控制字，通过AD9954 SPI接口写入相应的寄存器，之后通过一个脉冲信号即可输出相应频率信号。同时可以通过调节相位寄存器实现相位调节。

3.2AM调制输出

AM输出信号波形如图1所示

图1　AM输出信号波形

调制度K=ΔU/U，即控制载波信号的幅度按调制信号的幅度状态变化。可以设置AD9954工作于手动幅度调节模式，然后根据调制信号的幅度变化调节AD9954的ASF寄存器数值。因为ASF寄存器最大数值是0×3fff，此时对应DDS输出信号幅度最大，所以要实现100%调制度，则需要把输出信号的幅度中心点设置为16383/1+K。为提高输出信号速度，可以按公式Uc+sinΦ×K×Uc （Φ=0º-360º）提前计算好ASF寄存器数值，存储在外部存储器，使用时直接调用。

3.3FM调制输出

FM调制原理是载波信号的频率按调制信号的幅度变化。如图2所示。

图2　载波信号的频率按调制信号的幅度

FM调制的实现，可以通过对DDS频率控制寄存器调整实现。调制度K=ΔF/F0，可以按公式F0+ΔF×sinΦ（Φ=0º～360º）算出频率控制码然后预置到DDS内部RAM地址单元中。工作时设置DDS工作在单一模式下，通过修改DDS频率控制寄存器，实现对调制信号的FM调制。

3.4跳频输出

由于载波频率是在数字域有DDS产生，其载波频率的变化时间只有一个采样周期的时间，而不像模拟锁相环有环路锁定时间，因此可以非常快的完成频率切换。通过把频点数值预置到DDS内部RAM中，可实现1 024个频点的快速跳变。通过设置DDS工作于循环模式即可实现1 024个频点的跳频输出。

4　结语

此数字激励器采用DSP数字处理技术，DDS直接数字合成等技术，具有微机控制、远程遥控，产品功能全、性能稳定、使用简单和操作方便等特点。由于采用了数字调制技术，本产品可以实现单频、AM、FM和白噪声等多种调制短波信号输出等功能以及跳频模式。

[1]杨小牛，徐建良.软件无线电原理与应用[M].北京:电子工业出版社,2001.

[2]刘继承,邵定蓉,李暑坚, 等.跳频通信信号源的研制[J].中国电子,2003(12).