AD9856在短波信號發(fā)生中的應用

1 引言
通信信號是研制通信設備和模擬通信電磁環(huán)境的重要環(huán)節。短波通信是一種目前廣泛應用的通信方式。短波信號也是信號發(fā)生器設計的重要環(huán)節。AD9856是美國模擬器件公司生產(chǎn)的一款DDS調制器，其內部集成高速DDS、12 bitD／A轉換器、時(shí)鐘倍頻、數字濾波等功能，適用于通信信號的上變頻應用。這里給出利用AD9856設計的基于正交調制方法的短波信號發(fā)生系統，從而為通信信號的設計提供參考。

2 短波信號簡(jiǎn)介
短波通信是無(wú)線(xiàn)電通信的一種。波長(cháng)介于50-10 m，頻率范圍為6~30 MHz。發(fā)射電波要經(jīng)電離層的反射才能到達接收設備，其通信距離較遠，因此，短波通信是遠程通信的主要手段。由于電離層的高度和密度易受晝夜、季節、氣候等因素影響，所以短波通信的穩定性較差，噪聲較大。
短波是唯一不受網(wǎng)絡(luò )樞鈕和有源中繼體制制約的遠程通信手段，一旦發(fā)生戰爭或災害，各種通信網(wǎng)絡(luò )甚至衛星都可能受到破壞和攻擊。無(wú)論哪種通信方式，其抗毀能力和自主通信能力都無(wú)法與短波相比；特別是在山區、戈壁、海洋等地區．超短波無(wú)法覆蓋，主要依靠短波；與衛星通信相比，短波通信不用支付話(huà)費，運行成本低。因此，盡管當前新型無(wú)線(xiàn)電通信系統不斷涌現，但短波通信仍然受到普遍關(guān)注，不僅沒(méi)有淘汰，而且還在快速發(fā)展。
近年來(lái)，短波通信技術(shù)獲得長(cháng)足發(fā)展。它可廣泛應用于電報、電話(huà)、低速傳真通信和廣播等方面。因此，短波信號是構建短波通信環(huán)境的基礎，對短波通信設備的研制和電磁環(huán)境的模擬具有重要意義。

3 短波信號發(fā)生模塊的工作原理
傳統的短波信號發(fā)生是基帶信號通過(guò)上變頻方式調制中頻,再調制到射頻。在每一級調制后還要有相應的濾波網(wǎng)絡(luò )．從中篩選出需要發(fā)生的射頻。但是此方法，往往硬件設計復雜，涉及的濾波網(wǎng)絡(luò )規模較大，投入成本也較大。而另一種改進(jìn)的短波信號發(fā)生方法是利用正交調制的原理。對于任意調制窄帶通信信號_引，都可以表示為：

式中：幅度r(t)和相位θ(t)表征基帶信號的特征。
將式(1)展開(kāi)可得

令l(t)=r(t)cosθ(t)，Q(t)=r(t)sinθ分量和載頻信號正交相乘，就可生成任意調制信號。因此，將計算機生成的話(huà)音、數據、圖像、視頻等基帶信號經(jīng)計算機運算后，產(chǎn)生基帶信號的I、Q分量，I、Q分量再與外部DDS產(chǎn)生的短波載頻信號正交相乘，產(chǎn)生短波通信信號。利用該思想設計的短波信號發(fā)生模塊原理圖如圖1所示。

4 AD9856簡(jiǎn)介
AD9856是美國模擬器件公司生產(chǎn)的一款DDS調制器，其內部集成有高速DDS模塊、高速高性能12 bit D／A轉換器模塊、時(shí)鐘倍頻電路、數字濾波和其他DSP功能，可用于通用I／Q調制器和耗散、動(dòng)態(tài)特性、價(jià)格、尺寸等要求較嚴格的上變頻通信應用。
AD9856的功能框圖如圖2所示。從功能上，AD9856可分為去復用和串并轉換、4×到8×可選內插半帶濾波、2×到63×可選內插濾波、4×到20×可編程倍頻、DDS和控制電路、正交調制器、反正弦濾波、12 bit D／A轉換器等模塊構成。其中，去復用和串并轉換模塊是將輸入的復用數據分解，把I、Q串行數據變換為I、Q并行的數據組。DDS和控制功能模塊接收器件的控制字，在控制字的作用下產(chǎn)生相應的頻率數據．并將頻率數據以正弦、余弦兩種形式傳輸給正交調制器。正交調制器將經(jīng)內插處理的I、Q數據分別和DDS產(chǎn)生的兩個(gè)相差90°的正交載頻數據相乘，然后相加合成，產(chǎn)生輸出信號的數據。12 bit D／A轉換器模塊將輸出信號的數據經(jīng)反正弦濾波處理后轉換為輸出的模擬信號。其他的4×到8×可選內插半帶濾波、2×到63×可選內插濾波、反正弦濾波相應地起到提高D／A轉換精度和波形變換作用。