今日软件无线电系统上变频器的设计

软件无线电系统上变频器的设计

一、引 言

电子战的发展对现代电子系统的体积、精度、稳定性、灵活性以及抗干扰性能等指标提出了越来越高的要求，相应地，对其“心脏”部分———频率源技术［5］指标的要求也必须越来越高。在软件无线电系统上／下变频器中，为了得到较高的频率稳定度，以往采用琐相环（PLL）或高稳定性振荡电路来实实际上现。但无论采用什么方法，其电路和结构都比较复杂，并且由于PLL存在捕获时间问题，其频率捷变时间较长这一固有特性使之很难满足高速、超高速的技术要求。但是电子技术的发展必将要求将来的频率源具有极高的精度、极高的频率稳定度、超高速的频率捷变速度以及灵活方便地产生多种信号的功能等。很明显，传统的软件无线电系统上／下变频器频率合成方式难以满足这些要求，并且在频率捷变时还存在相位不连续等缺点，因此有必要采用一种更为先进的频率合成技术—DDS（Direct Digital Synthesis）。本文简要介绍了软件无线电、DDS技术的发展及原理，着重分析了一种DDS芯片AD9850的原理及其在软件无线电系统上变频器中的应用。

二、软件无线电概述［3］［4］

软件无线电是无线电系统从模拟到数字再向前发展的新阶段，是用软件控制、数字信号温度梯度≤5℃）； 6） 炉壳外表温度≤室温＋50℃处理（DSP）的方式来完成传统模拟无线电的功能的无线电电台，其目标是在完全可编程的硬件平台上，通过注入不同的软件，实现对工作频段、调制解调方式、信道多址方式等无线功能的改变，以形成不同标准的PCS终端或基站。理论上，最“纯粹”的软件无线电系统中除天线、高放、喇叭、ADC／DAC及其相应的滤波电路（抗混迭滤波器—Anti—AliasingFilter及波形形成滤波器）以外，应该是完全由数字信号处理的形式来完成。但是基于目前的科技，在接收端，从天线上下如果在实验进程中来的射频信号需要经过模拟混频至中频（典型值为70MHZ或更低），然后（用65 M／70 M的采样率）进入ADC数字化，这里的采样一般是欠采样（带通采样），这之后的处理是由数字下变频器件（D海运市场小幅下跌DC－Digital Down Converter）将之再下变频至基带。方法是与本地的数控正交振荡器混频，得到I＆Q正交信号，再通过多次滤波、抽取，之后可能还需要按照信号的信源编码方式，进行相应的解码，还原出所需原始信号。相应的，其发送工作方式与接收方式几乎是完全对称的。

实际的软件无线电模块组成如图1所示。 三、DDS原理概述［2］

DDS系统由频率控制字K、N－bits相位累加器、正弦查找表、D／A转换器、低通滤波器等组成。DDS在结构上可划分为数控振荡器（NCO）和数模转换器（DAC）2个模块。如图2所示。

模块NCO实现由数字频率值输入生成相应频率的数字波形，其工作过程如下：

（1）以频率控制字确定一个频率值；

（2）该频率值以数字信号累加至相位累加器以生成实时数字相位信息；

（3）数字相位“字”转换成正弦表中相应的数字幅度值“字”，该数字幅度值“字”是一种抽样数字信号，可用编码来表示，通常采用3种格式：二进制偏移码、补码和带符号的幅度码。

模块DAC把NCO产生的数字幅度值高速且线性地转换为模拟幅度值，DDS产生的 混叠干扰由DAC之后的抗混叠滤波器滤除。

假设系统的参考时钟频率为fc，则fo＝Kfc／2N，可见当N，fc一定时，输出频率f0大小仅取决于K。考虑当K＝1的特殊情况，频率分辨率△f＝fc／2N。可见相位累加器的值N决定了频率分辨率的大小。DDS系统的主要缺点是最高输出频率受限，工程实际应用中，为便于滤除D／A输出的一次像频，只能达到fo＝0．4 fc。目前，一系列的DDS产品相继问世，它们性能优越，性价比高，总线及控制也更易于与计算机接口连接，已被广泛(A New Class of Renewable Thermoplastics with Extraordinary Performance from Nanostructured Lignin- Elastomers.Adv. Funct. Mater., DOI: 10.1002/adfm.201504990)应用于一些电子系统中，下面就以AD公司近期问世的一种DDS芯片AD9850［3］为例来进行分析。

四、AD9850工作原理、特性及其应用1．AD9850的工作原理及特性［4］ AD9850是AD公司生产的最高时钟为125 MHz，采用先进的CMOS技术的直接频率合成器。AD9850包括一个高速DDS，一个高速、高性能DAC，比较器等构成一个完全数

字控制可编程频率合成器，并且是具有时钟产生功能的高集成度芯片。AD9850功能框图如图3所示。 AD9850的DDS系统用32 bits相位累加器，在数据进入正弦查找表之前被截短成14bits，最后由内部集成的10 bits DAC产生模拟正弦信号输出。

AD9850用5 bits字去控制相位，其输出相位以180°，90°，