基于DDS技術(shù)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)分析

曾慶余

摘 要 在通信技術(shù)不斷發(fā)展的過程中，通信信號種類呈多樣化趨勢發(fā)展，現(xiàn)階段除常規(guī)調(diào)制信號外，擴展頻譜信號出現(xiàn)，并憑借其抗干擾、抗多徑能力，頻譜利用效率、多址能力、保密及測距能力等方面優(yōu)越得到迅速的推廣應(yīng)用，而如何對現(xiàn)有信號利用和改進成為現(xiàn)代軍事電子對抗的重要方面，本文為對基于DDS技術(shù)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)產(chǎn)生全面的認識，推動其在軍事領(lǐng)域得到進一步應(yīng)用，對其總體結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)、通信信號產(chǎn)生方面展開研究。

關(guān)鍵詞 DDS技術(shù)；通信信號；產(chǎn)生技術(shù)

中圖分類號 TN91 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708（2016）162-0117-02

DDS技術(shù)即直接數(shù)字頻率合成技術(shù)，其具有頻率分辨率高、輸出頻點多、頻率切換速度快、頻率切換時相位連續(xù)、輸出帶寬正交信號且相位噪聲低、可生成任意波形、便于集成，體積小，重量輕等特點，以其為基礎(chǔ)，進行通信信號產(chǎn)生技術(shù)研究，對通信信號產(chǎn)生技術(shù)發(fā)展具有重要作用。

1 基于DDS技術(shù)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)總體結(jié)構(gòu)及實現(xiàn)

基于DDS技術(shù)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)通常由控制模塊、直接數(shù)字頻率合成模塊、濾波器模塊、電源模塊、復位模塊、外部信號接口模塊、用戶界面模塊組成，控制模塊是整個技術(shù)系統(tǒng)控制核心，其對其他模塊起到控制協(xié)調(diào)的作用，采用AD公司研發(fā)生產(chǎn)的ADuC842芯片，利用ADuC842與數(shù)字波形合成部分相連的引腳對數(shù)字波形合成結(jié)構(gòu)輸入控制命令或參數(shù)時，其會按照指令輸出所需要的預期波形；在控制模塊與PC機連接時，考慮到ADuC842的電源電壓與PC機的輸出電壓存在差異，選擇美信公司研發(fā)的MAX232芯片作為電平轉(zhuǎn)換芯片，保證控制模塊與PC機連接，以此避免此模塊因電平不匹配而引發(fā)電平轉(zhuǎn)換問題。直接數(shù)字頻率合成模塊是基于DDS技術(shù)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)的核心，可生成所需要的信號，利用可作為數(shù)字編程控制的頻率合成器并支持自定義的線性調(diào)頻操作模式、擁有6種時鐘方式的AD公司研發(fā)的AD9954芯片，為保證以DDS技術(shù)為基礎(chǔ)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)功能實現(xiàn)，選擇外接20MHz低頻晶體，將CFR<1>位和CLKMODESELECT位均設(shè)置為高，將CFR2<7：3>在10至20中取值，此時通信信號產(chǎn)生技術(shù)的時鐘值在200MHz～400MHz之間變化[ 1 ]。濾波器模塊，考慮技術(shù)實現(xiàn)過程中通信信號的頻帶指標選擇窄帶濾波器，另外考慮過濾區(qū)對陡峭度的要求，利用有限頻率方面同時存在零點和極點的7階橢圓函數(shù)帶寬濾波器，通過計算，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中濾波器輸出輸入的阻抗同時為50Ω，雖然在7.7MHz和13.7MHz處會出現(xiàn)衰減現(xiàn)象，但整體相比40dB優(yōu)越性較突出，另外雖然濾波器通帶右側(cè)的性能相比左側(cè)通帶較差，但相比60dB優(yōu)越性較突出，可見本文研究的以DDS為基礎(chǔ)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)基本可以在信號產(chǎn)生方面滿足要求。電源模塊方面，考慮到本文所分析的以DDS為基礎(chǔ)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)中存在兩種電壓，所以選擇只存在4個引腳的AD公司研發(fā)的ADP3338AKC-1.8和ADP3338AKC-3.3芯片，與此同時在兩種芯片的兩端都添加電容和電感，對輸出電壓中國的雜波進行有效濾除，以此提升整個技術(shù)使用的穩(wěn)定性[2]。復位模塊的芯片選擇美信公司研制的MAX707，在其作用下，當復位按鈕啟用時，RESET引腳將從低電平向高電平轉(zhuǎn)化，而且以高電平的狀態(tài)運行，AD9954和ADuC842在此狀態(tài)下可實現(xiàn)復位，而當復位按鈕停止運行時，此狀態(tài)也隨之停止，以此保證對以DDS技術(shù)為基礎(chǔ)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)運行狀態(tài)的控制[ 3 ]。

為保證各模塊功能的充分發(fā)揮，在以DDS為基礎(chǔ)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)實現(xiàn)的過程中，要有意識的進行硬件的制作與調(diào)試，例如在制作的過程中為保證噪聲不能向芯片耦合，要杜絕將信號線橫穿AD9954器件；為縮減PCB板饋通干擾，在制作和調(diào)試的過程中應(yīng)保證PCB板相對面的走線正交等，在設(shè)計優(yōu)化、反復調(diào)試的過程中，實現(xiàn)以DDS為基礎(chǔ)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)的優(yōu)化。

2 基于DDS技術(shù)的通信信號產(chǎn)生技術(shù)信號的產(chǎn)生分析

2.1 單頻信號的產(chǎn)生

AD9954單音頻模式即AD9954上電模式，是單頻信號產(chǎn)生的主要途徑，此模式中DDS為單一控制字，RAM未啟用，32位的FTW0和14位的POW分別驅(qū)動相位累加器和相位偏移器，與此同時對CFR<12>、模擬SPI口、ADuC842的時鐘PLL和串口方式、AD9954的相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置，并將上升沿給予I/OUPDATE引腳后即可實現(xiàn)[ 4 ]。

2.2 FSK和PSK信號產(chǎn)生

AD9954的RAM的Direct Switch模式是其產(chǎn)生的主要途徑，此時RAM段中首位置數(shù)據(jù)有效，但由于其存放數(shù)據(jù)之間存在差異，所以其使用的PS<1：0>也會不同，進而使相位累加器或相位偏移器得到驅(qū)動，此時由于其對掃頻模式不予支持，所以在對CFR1<30>進行設(shè)置后會直接產(chǎn)生FSK和PSK信號。

2.3 單向掃頻信號的產(chǎn)生

其主要依靠AD9954的Ramp-Up模式實現(xiàn)，在此模式中掃描駐留時間和RAM段控制字的高16位與AD9954系統(tǒng)時鐘周期的乘積，如果對PS<1：0>設(shè)置進行改變，系統(tǒng)整體可以完成不對稱掃頻，在此基礎(chǔ)上，對模擬SPI口進行設(shè)置，并將單相掃頻頻率值向程序末端的開辟數(shù)據(jù)區(qū)輸入，然后對時鐘PLL和傳統(tǒng)方式、AD9954接入配置的相關(guān)參數(shù)等進行針對性的設(shè)置，如將RAM0的運行方式設(shè)置為001，即可實現(xiàn)[5]。

2.4 可控雙向掃頻信號的產(chǎn)生

其主要通過AD9954的Bidirectional Ramp模式實現(xiàn)，在此模式中RAM只存在統(tǒng)一的起始和終止位置，當PS<0>被設(shè)置為1時，起可實現(xiàn)正向掃頻，當其被設(shè)置為0時，則轉(zhuǎn)化為反向掃頻，當將RAM模式設(shè)置為010的情況下，對PS<0>的值進行轉(zhuǎn)換，即可實現(xiàn)。

2.5 連續(xù)雙向掃頻信號的產(chǎn)生

其主要通過AD9954的Continuous Bidirectional Ramp模式實現(xiàn)，在此模式下其掃描方向并不需要受到外部信號的控制，而是在掃描全過程完成后自動反向掃描，在此過程中只需要將RAM模式設(shè)置為011即可，并不需要對PS<0>進行反復的設(shè)置。

2.6 連續(xù)單向掃頻信號的產(chǎn)生

其主要通過AD9954的Continuous Recirculate模式實現(xiàn)，其具有連續(xù)單相掃頻的功能，即在正向的掃描技術(shù)后，其可以對初始地址進行重新下載，然后從初始位置繼續(xù)進行單向掃描，直至RAM模式被改變，此模式中RAM模式設(shè)置為100即可。

除上述信號外，基于DDS基礎(chǔ)上的通信信號產(chǎn)生技術(shù)還可以生成線性調(diào)頻信號，其依托AD9954 的線性掃頻模式實現(xiàn)，在此模式中輸出信號的起始和終止頻率可以通過FTW0和FTW1值改變而改變，掃描頻率也可以隨著RDFTW或FDFTW提縱橫，掃描速度可以通過RSRRW或FSRRW調(diào)整。

3 結(jié)論

通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)，本文通過硬件電路設(shè)計、軟件程序設(shè)計、系統(tǒng)性能設(shè)計所形成的以DDS技術(shù)為基礎(chǔ)的通信信號轉(zhuǎn)換器，作為信號發(fā)生器具有操作簡便、性能優(yōu)越等特點，對相關(guān)技術(shù)的優(yōu)化具有重要的借鑒意義，可以適當?shù)脑趯嵺`中應(yīng)用

參考文獻

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[3]趙鵑.DDS的通信信號技術(shù)概述[J].新西部（下半月），2007（4）：250.

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[5]何莉，張越峰.基于DDS倍頻技術(shù)的寬帶雷達信號產(chǎn)生[J].電腦與信息技術(shù)，2011（4）：24-25.