一種基于A(yíng)D9854的BPSK信號產(chǎn)生設計

摘要 利用FPGA控制AD9854，實(shí)現了BPSK信號的調制，包括外部電路構建、各個(gè)寄存器設置、對幅度、相位、頻率控制字的計算等。最后給出了產(chǎn)生BPSK信號的實(shí)例，并驗證文中給出的設計方法的正確性。
關(guān)鍵詞 通信系統；AD9854；現場(chǎng)可編程門(mén)陣列；二項移相鍵控

當前通信系統的軟、硬件日趨模塊化、標準化和通用化，其主要功能由軟件確定并完成，工作參數具有可編程特性，軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)已成為通信系統的主要設計平臺。
在通信系統中，需要將基帶通信信號通過(guò)中頻混頻器調制為中頻信號，之后通過(guò)射頻混頻、濾波以及放大等工作將信號調制為射頻信號，并通過(guò)天線(xiàn)以電磁波的形式發(fā)射出去。在采用軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)處理通信信號時(shí)，常用數字混頻加DAC來(lái)實(shí)現基帶信號到中頻信號的調制。中頻信號的頻率約為70 MHz，信號帶寬一般10 MHz，根據采樣定理，DAC時(shí)鐘至少設置在150 MHz。在軟件設計時(shí)，需要考慮高速數字上變頻的實(shí)現，采用中、低檔次的數字器件將數字信號的工作時(shí)鐘調到150 MHz以上也存在一定難度；在硬件設計時(shí)，在電路PCB上設計150 MHz數據傳輸線(xiàn)，需要考慮數據線(xiàn)的信號差分特性、微波衰減特性以及電磁兼容特性，并當DAC的位數較高時(shí)，數據線(xiàn)的走線(xiàn)問(wèn)題相當復雜。
由于通信系統中采用的數據調制方式多為FSK，BPSK，AM等方式，而ADI公司的DDS芯片AD9854能夠對基帶信號直接進(jìn)行常用調制，因此與數字混頻加DAC的傳統解決方案相比，采用AD9854處理中頻信號混頻的問(wèn)題具有優(yōu)勢。

1 AD9854簡(jiǎn)介及其應用
直接數字式頻率合成技術(shù)(Direct Digital Synthesis，DDS)采用全數字技術(shù)，基于相位的線(xiàn)性性質(zhì)以及相位與幅度的對應關(guān)系實(shí)現頻率合成，是一種新的頻率合成方法。AD9854是ADI公司推出的一款高性能DDS芯片，系統時(shí)鐘頻率最高為300 MHz，可以工作于FSK，BPSK，AM等常用的調制方式，包含兩個(gè)集成12位DAC，一個(gè)超高速比較器、4～20倍可編程參考時(shí)鐘倍頻器、兩個(gè)48位可編程頻率寄存器、兩個(gè)14位可編程相位偏置寄存器，并具有12位幅度調制和可編程功能。它采用0．35 μmCMOS工藝，可以產(chǎn)生輸出頻率高達150 MHz的同步正交信號，每秒能夠產(chǎn)生百萬(wàn)新頻率。輸出的正弦信號經(jīng)過(guò)濾波后，可以再通過(guò)內部比較器轉化為方波。其內部的幅度、頻率、相位寄存器，可以對輸出信號的幅度、頻率和相位進(jìn)行控制。
由于A(yíng)D9854支持BPSK方式，因此可以用它作為BPSK信號的混頻器使用。當配置成BPSK工作方式時(shí)，只需要給AD9854輸入基帶BPSK信號，就可以輸出所需頻點(diǎn)的中頻調制信號。由于控制信號和輸入的基帶信號均為低頻信號，其硬件設計比采用DAC大為簡(jiǎn)化，而軟件設計部分也因為繞開(kāi)了高速的數字上變頻工作而得到相應的簡(jiǎn)化。

2 用FPGA控制AD9854產(chǎn)生BPSK信號
對AD9854進(jìn)行控制，首先搭建硬件電路。將AD9854的S／P Select管腳拉高，則AD9854工作于并行配置方式，它與FPGA的硬件連接示意圖如圖1所示。圖中管腳的解釋如下：A[5：0]是6位并行編程地址總線(xiàn)輸入；D[7：0]是8位并行編程數據總線(xiàn)輸入；WRB是將并行數據寫(xiě)入寄存器的控制信號輸入；I／OUD是雙向頻率更新信號，如果設置為輸入，那么AD9854將在I／O UD上升沿時(shí)刻刷新，并按寄存器中的設置工作；BPSK為相位選擇信號輸入，也就是BPSK基帶信號輸入，輸入‘0’時(shí)芯片輸出選擇1號相位，輸入‘1’時(shí)芯片輸出選擇2號相位；REFCLK是外部參考時(shí)鐘輸入，從軟件無(wú)線(xiàn)電的角度考慮，選擇用FPGA控制輸出該時(shí)鐘信號，以達到中頻頻率軟件可調的要求。