基于AD9854信號(hào)發(fā)生電路和MSK調(diào)制信號(hào)

　　AD9854特征

　　·300M內(nèi)部時(shí)鐘頻率

　　·可進(jìn)行頻移鍵控(FSK)，二元相移鍵控(BPSK)，相移鍵控(PSK)，脈沖調(diào)頻(CHIRP)，振幅調(diào)制(AM)操作

　　·正交的雙通道12位D/A轉(zhuǎn)換器

　　·超高速比較器，3皮秒有效抖動(dòng)偏差

　　·外部動(dòng)態(tài)特性：

　　80 dB無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)@ 100 MHz (±1 MHz) AOUT

　　·4倍到20倍可編程基準(zhǔn)時(shí)鐘乘法器

　　·兩個(gè)48位可編程頻率寄存器

　　·兩個(gè)14位可編程相位補(bǔ)償寄存器

　　·12位振幅調(diào)制和可編程的通斷整形鍵控功能

　　·單引腳FSK和BPSK數(shù)據(jù)輸入接口

　　·PSK功能可由I/O接口實(shí)現(xiàn)

　　·具有線性和非線性的脈沖調(diào)頻(FM CHIRP)功能，帶有引腳可控暫停功能

　　·具有過(guò)渡FSK功能

　　·在時(shí)鐘發(fā)生器模式下，有小于25 ps RMS抖動(dòng)偏差

　　·可自動(dòng)進(jìn)行雙向頻率掃描

　　·能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行sin(x)/x校正

　　·簡(jiǎn)易的控制接口：

　　可配置為10MHZ串行接口，2線或3線SPI兼容接口或100MHZ 8位并行可編程接口

　　·3.3V單電源供電

　　·具有多路低功耗功能

　　·單輸入或差分輸入時(shí)鐘

　　·小型80腳LQFP 封裝

　　AD9854構(gòu)成的信號(hào)發(fā)生電路

　　這里采用了AD9854 這款DDS 芯片， 它在300 MHz 時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)下， 按照乃奎斯特采樣定律可以產(chǎn)生最高150 MHz 的信號(hào)，為了得到信號(hào)較好的頻率則一般只得到最高100 MHz 的信號(hào)。若要得到高于100 MHz 的信號(hào)， 則可采用其高次諧波得到?；贏D9854 的信號(hào)發(fā)生電路如圖 所示：

　　基于AD9854產(chǎn)生MSK調(diào)制信號(hào)

　　由于AD9854支持FSK調(diào)制方式，實(shí)際上我們所需要的MSK信號(hào)就是一種特殊的正交FSK信號(hào)，其特殊性在于其兩組頻率之間的差值是滿足這兩組頻率正交性的最小頻差。值得注意的是，MSK信號(hào)的相位是連續(xù)的，在調(diào)制的過(guò)程中我們?yōu)榱吮ＷC產(chǎn)生的MSK信號(hào)的相位連續(xù)性需要加入相位常量，這將增加MSK調(diào)制系統(tǒng)的復(fù)雜性。而AD9854芯片的優(yōu)勢(shì)之一就是芯片輸出信號(hào)的相位是連續(xù)的。因此，采用AD9854來(lái)產(chǎn)生MSK信號(hào)將大大地降低系統(tǒng)的復(fù)雜性。

　　1、FPGA配置

　　在實(shí)際運(yùn)用中，需要AD9854產(chǎn)生符合要求的MSK信號(hào)，則要采用FPGA對(duì)AD9854進(jìn)行配置。FPGA與AD9854硬件連接如圖1所示，圖中管腳定義如表1所示。

　　當(dāng)把硬件電路搭建完畢之后，就可以使用FPGA去配置AD9854中的寄存器以實(shí)現(xiàn)AD9854的相應(yīng)功能，以使AD9854產(chǎn)生MSK信號(hào)。

　　對(duì)于MSK信號(hào)，其兩組頻率相互正交，其頻差△f=f2-f1=1/2Tb，即調(diào)制指數(shù)h為：

　　由式(5)可以看出，為了保證相位的連續(xù)性，在本比特區(qū)間所加的相位常量不僅與本比特區(qū)間的輸入有關(guān)，還與前一個(gè)比特區(qū)間內(nèi)的輸入及相位常數(shù)有關(guān)，這將大大增加了非AD9854方法產(chǎn)生MSK信號(hào)的難度。但是在第1節(jié)提到AD9854芯片本身就可以保證輸出信號(hào)相位的連續(xù)性，因此在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不需要考慮MSK信號(hào)的相位連續(xù)問(wèn)題。

　　本系統(tǒng)中AD9854產(chǎn)生的MSK信號(hào)的參數(shù)如表2所示。

　　根據(jù)式(3)，得到MSK信號(hào)的兩組頻率為：

　　2、AD9854寄存器

　　AD9854擁有很高的可操作性，它擁有39個(gè)可配置寄存器，可以根據(jù)用戶要求對(duì)頻率、相位、幅度、時(shí)鐘等參數(shù)進(jìn)行配。AD9854所有需要配置的寄存器如表3所示。

　　3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　根據(jù)本文提出的MSK信號(hào)生成方法生成MSK信號(hào)，用示波器觀測(cè)生成信號(hào)如圖2所示，用頻譜分析儀觀測(cè)生成信號(hào)頻譜如圖3所示。

　　系統(tǒng)中MSK信號(hào)兩組頻率的頻差只有100 Hz，因此，MSK的時(shí)域波形類似于正弦波如圖2所示。從示波器中的波形可以看出該法生成的MSK信號(hào)包絡(luò)恒定、相位連續(xù)，穩(wěn)定無(wú)抖動(dòng)。

　　用頻譜儀觀測(cè)的MSK信號(hào)頻譜，可得輸出中心頻率為300KHz，輸出電平為-14dBm，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍達(dá)到60dB，滿足指標(biāo)要求。