AD9857電力線(xiàn)通信發(fā)射機中的應用

摘要：AD9857是一種可廣泛用于電力線(xiàn)通信中的數字上變頻芯片，文中介紹了AD9857的工作原理和使用方法，并針對電力線(xiàn)通信發(fā)射機的設計，詳細討論了AD9857的配置和相關(guān)電路的設計方法。
關(guān)鍵字：AD9857；電力線(xiàn)通信；數字上變頻

0 引言
電力線(xiàn)通信PLC (Power Line Communication)技術(shù)作為一種新型的通信方式，被廣泛用于遠程監控指示、設備保護、電力線(xiàn)自動(dòng)抄表、電網(wǎng)負載控制和供電管理等領(lǐng)域。隨著(zhù)通信科技的不斷發(fā)展，軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)為電力線(xiàn)通信系統的設計提供了新的方法?；谲浖o(wú)線(xiàn)電的電力線(xiàn)通信發(fā)射機硬件平臺包括FPGA模塊、AD9857上變頻模塊、濾波放大模塊及其它模塊。其中，FPGA模塊用于進(jìn)行基帶處理和系統控制。AD9857模塊用于實(shí)現基帶信號的數字上變頻，并將基帶信號變頻為中頻信號，然后通過(guò)濾波放大模塊，送入電力線(xiàn)耦合模塊。因此AD98-57是連接數字信號和模擬信號的橋梁，其性能的好壞將影響電力線(xiàn)通信的質(zhì)量。

1 AD9857的工作原理
AD9857是由Analog Devices公司研發(fā)的14位積分數字上變頻器件，具有200 MHz內部時(shí)鐘速度。它集成了帶鎖定指示器的4～20倍可編程時(shí)鐘倍頻器，可提供高精度的系統時(shí)鐘；可選擇單端或者差分輸入參考時(shí)鐘，輸入時(shí)鐘范圍為10～50MHz；具有14位DUC、DAC數據通道，且集成了兩個(gè)插值濾波器及CIC預先補償濾波器，可接受復合I／Q數據輸入；具有32位頻率控制字，最高可產(chǎn)生90 MHz的載波輸出，同時(shí)由DDS提供正交載波，可實(shí)現PAM、QAM、ASK、FSK等多種信號的上變頻調制；具有10MHz串行通信控制接口，可與SPI兼容；具有8位的輸出幅度控制及較好的動(dòng)態(tài)輸出特性，例如當輸出65 MHz模擬信號時(shí)，其無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍SFDR大于80 dB。
AD9857主要由14位并行數據輸入接口、CIC反轉濾波器、固定插值因子濾波器、CIC可編程插值濾波器、正交調制器、直接數字頻率生成器DDS、反轉SINC濾波器、14位DAC以及串行通信端口、內部寄存器、時(shí)鐘電路等部分組成。其系統結構與功能如圖1所示。

AD9857有三種工作模式：正交調制模式、單頻模式以及內插數模轉換模式。此處選取正交調制模式。AD9857的核心部分是內插濾波器與正交數字混頻器。內插濾波器通過(guò)在原始取樣值附近增加新的取樣值――零值來(lái)增加輸出信號的采樣率，但在時(shí)域中向數據插入零值時(shí)，信號將會(huì )在頻域上產(chǎn)生原始信號頻譜的鏡像。因此，還需通過(guò)低通濾波器將鏡像頻譜濾除。正交數字混頻器將內插后的I／Q信號與正交載波信號進(jìn)行數字混頻，來(lái)完成上變頻過(guò)程。正交載波信號由直接數字頻率合成器DDS產(chǎn)生，其載波頻率可通過(guò)一個(gè)32位的寄存器控制，具有較高的頻率精度。

2 AD9857的初始化
AD9857的初始化主要是通過(guò)對一個(gè)串行接口配置AD9857及其內部參數的方式進(jìn)行。AD9857提供了一個(gè)靈活的同步串行通信口，該串口兼容Motorola的6095／11 SPI協(xié)議及Intel8051SSR等協(xié)議，允許對配置AD9857的所有寄存器進(jìn)行讀寫(xiě)操作。同時(shí)，在支持單字節和多字節傳輸
方式的情況下還可支持先傳MSB，或先傳LSB的傳輸方式，此處選用MSB方式，其串口管腳包括CS、SDIO、SD0、SCLK和SYNCIO。
AD9857的一個(gè)串口通訊周期分為以下兩個(gè)階段：
第一階段是指令周期，即對AD9857的指令字節的寫(xiě)入。指令字節給AD9857的串口控制提供有關(guān)數據傳輸周期的信息，并可確定即將到來(lái)的數據傳輸是讀還是寫(xiě)、數據傳輸的字節數以及傳輸的第一個(gè)字節的寄存器地址。
第二階段是數據傳輸周期。每個(gè)通訊周期的前8個(gè)SCLK上升沿用來(lái)寫(xiě)AD9857的指令字節，其余的SCLK上升沿是為了通訊周期的第二個(gè)階段，即AD9857和系統控制器間的數據傳輸。AD9857的所有數據傳輸在SCLK上升沿被寄存，在下降沿被送出。圖2所示是寄存器數據寫(xiě)時(shí)序圖。
SYNCIO信號可用于串口同步。當傳輸一個(gè)周期后，為防止符號同步丟失，應使SYNCIO信號拉升為一高電平，并持續一個(gè)時(shí)鐘周期，而后重新拉低，即開(kāi)始下一個(gè)通信周期。