基于AD9856通信信号发生器的设计与实现 |
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申请号 | CN201310023509.3 | 申请日 | 2013-01-18 | 公开(公告)号 | CN103944516A | 公开(公告)日 | 2014-07-23 |
申请人 | 杜月林; | 发明人 | 杜月林; | ||||
摘要 | 本 发明 采用AD9856数字 正交 上 变频器 和高速 单片机 STC12C5412AD设计了一个通信 信号 源,该信号源能够采用AM、FM、ASK、FSK、BPSK等不同调制方式对信号进行调制,并且载波的 频率 能够在10kKHZ-10MHZ自由设定,采用数控增益 放大器 AD8327对 输出信号 幅度在1V-5V(Vpp)之间可调。 | ||||||
权利要求 | 1.一种基于AD9856通信信号发生器的设计与实现方法,其主要组成部分包括:AD9856数字正交上变频器、高速单片机STC12C5412AD、以及A/D采样、按键扫描、液晶显示和幅度控制等多种电路。 |
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说明书全文 | 基于AD9856通信信号发生器的设计与实现技术领域[0001] 本发明涉及一种基于AD9856通信信号发生器的设计与实现方法,属于信息通信领域。 背景技术[0002] AD9856是AD公司生产的数字正交上变频器,具有0-80MHz的输出频带宽度,内部集成DDS产生模块、12位DAC、输入数据转换器、3个可选内插半带宽滤波器、2-63倍可编程内插集成梳状滤波器、4×-20×可编程参考时钟倍频器。AD9856的工作方式有三种,可以通过编程设置。通常是工作在单频模式或者突发数据传输模式下。 发明内容[0003] 本发明选用AD9856数字正交上变频器和高速单片机STC12C5412AD设计了一个通信信号源,该信号源能够采用AM、FM、ASK、FSK、BPSK等不同调制方式对信号进行调制,并且载波的频率在10kKHZ-10MHZ能够自由设定,采用数控增益放大器AD8327对输出信号幅度在1V-5V(Vpp)之间可调。 [0005] 图1信号源的组成框图 [0006] 图2AD9856及其外围电路图 [0007] 实施方式 [0008] 图2为AD9856及其外围电路图,主要涉及与高速单片机STC12C5412AD、以及A/D采样、按键扫描、液晶显示和幅度控制等多种电路的连接。下面介绍部分主要电路的设计内容。 [0009] 1.AD采样及信号处理电路 [0010] 采用STC12C5412AD的单片机实现。该单片机内部带8路的10位AD转换通道,在24MHz的工作频率的下,采样速度能够达到每秒110K,远超过系统要求的输入信号频带范围,根据奈奎斯特采样定理,能够实现对信号的无失真处理。而且是单指令周期的单片机,处理速度很快。基本能够满足AD9856的速度要求,考虑到对处理速度方面的要求,则不再用该单片机去实现按键扫描和显示控制的功能。这样,AD采样及信号处理由一片单片机就能完成,大大提高系统的集成度。 [0011] 2.按键扫描及液晶显示电路 [0012] 用STC89C52单片机实现,外接0-9的数字键,AM、FM等调制方式的按键。接P1口上实现按键的动态扫描。同时,将需要显示的信息送P0口上的液晶显示器显示。另外还通过串行口对STC12C5412AD实行控制。 [0013] 3.幅度控制电路 [0014] 由于需要对输出幅度实现控制,且要求的上限频率较高,因此需要宽带放大器,且增益可调。所以我们采用AD公司的AD8327数控增益放大器作为输出幅度控制部分。AD8327是AD公司生产的电缆驱动放大器,是可以数字控制增益的宽带放大器,3dB带宽高达160MHz,输出失真小,+5V供电,输出电压范围为0V-+5V,满足设计要求。 [0016] 由于核心芯片AD9856是基于DDS的数字正交上变频芯片,能够自身产生0-80MHz的两路正交载波,然后再和经过处理而送来的I/Q两路信号进行正交调制,输出的波形时域形式为:I×Cos(ωt)+Q×Sin(ωt)或者I×Cos(ωt)-Q×Sin(ωt),这里采用I×Cos(ωt)+Q×Sin(ωt)的形式,根据常见调制方式的时域信号表达式,进行适当数学变化成为I×Cos+Q×Sin的形式,分离出I/Q两路信号的表达式。从而在单片机中将AD采样而来的输入信号经过处理后,变成I/Q两路信号的模式,就可以得到已调波了。 [0017] FM调制信号软件设计: [0018] FM调制的时域表达式为:SFM(t)=A cos[ωct+Kf∫m(τ)dτ]。展开得: [0019] SFM(t)=A cos[Kf∫m(τ)dτ]×cos(ωct)-A sin[Kf∫m(τ)dτ]×sin(ωct)。 [0020] 由上式得:I=A cos[Kf∫m(τ)dτ],Q=-A sin[Kf∫m(τ)dτ],这样,对AD采样的信号m(t)进行时域积分,然后再分别正弦和余弦化后,再送入AD9856就可得FM的波形。但是考虑到单片机进行积分和余弦等运算难度太大,这里改用另外一种调制方式,就是通过实时刷新AD9856的频率字,实现调频。因为调频的目的就是建立起被调信号的幅度和载波频率的关系,而AD9856提供速度高达10MHz的串行口进行频率寄存器的设定。因此,AD采样后根据得到的m(t)的幅值信息,建立起幅度和频率之间的简单映射,然后再通过高速串行口更改频率字,就可以实现FM的调制。根据奈奎斯特采样定理,对信号的采样频率只要大于输入信号频率上限的2倍,就可以实现对信号的无失真处理。而输入信号的频率最大为20KHz,STC12C5412AD单片机的采样频率为110KHz,达到频率上限的5.5倍,因而这样的调制不会导致信号的频谱失真。这种情况下,AD9856工作在单频模式。 |