基于DDS和FPGA技術(shù)的高動(dòng)態(tài)擴頻信號源的研究

在本文介紹的信號源中,載波頻率圍繞中心頻率10.7MHz做線(xiàn)性變化,線(xiàn)性變化的范圍Y和速率X由用戶(hù)從鍵盤(pán)輸入。軟件實(shí)現的方法是利用單片機的定時(shí)中斷,每500微秒計算一次頻率,并轉化為頻率控制字,寫(xiě)入AD9854。為了提高精度,模擬連續變化,定時(shí)的時(shí)間越短越好。而單片機內部計算的效率很低,因此為了減少中斷服務(wù)程序的計算量,可以在中斷開(kāi)始之前把一部分需要用到的參數先計算出來(lái):

載波頻率變化的步長(cháng): STEP=X×t=X×500μs

一個(gè)狀態(tài)內的變化總次數:TOTAL COUNT=Y/STEP=Y/(X×t)

步長(cháng)對應的頻率轉換字:SFTW=STEP×248/REFCLOCK

計算出上述三個(gè)參數之后,在中斷服務(wù)子程序中只需設置一個(gè)計數器COUNT,根據所在的狀態(tài)(如圖2所示的0或1,2,3),用中心頻率的頻率轉換字CENTER FTW加上或者減去SFTW×COUNT,再送至AD9854中即可。

當然,也可以將事先計算好的數據存儲起來(lái),再查表,減少中斷響應時(shí)間,但是這樣存儲的數據量比較大:以X=2.0Hz/s,Y=40kHz,500μs中斷一次為例,就至少要存儲40M個(gè)數據。如果存儲的數據過(guò)少,所模擬的變化就不夠連續。因此,前述方案較好。

實(shí)際上,在載波變化的同時(shí),偽碼的頻率也應該發(fā)生相應的變化,變化的方法也是用單片機定時(shí)改變AD9850的頻率控制字,具體的軟件技術(shù)同AD9854,此處不再贅述。

3 高動(dòng)態(tài)擴頻仿真信號源的軟件流程

信號源主程序的流程如圖3所示。程序初始化包括對AD9850和AD9854的復位,設置AD9850和AD9854缺省值,設置數據和偽碼的組別初值。液晶顯示共有八個(gè)顯示畫(huà)面,第二屏至第七屏提示用戶(hù)輸入各個(gè)參數。需要設定的參數有:數據碼組、偽碼碼組、幀碼容錯數、載波變化范圍、載波變化率、偽碼變化率、輸出幅度衰減方式等。然后單片機同時(shí)工作在中斷和查詢(xún)方式。如果查詢(xún)到‘重新設定’的鍵被按下,就禁止中斷,重新輸入參數,再開(kāi)中斷模擬新的參數條件下的信號。

4 高動(dòng)態(tài)擴頻仿真信號源的性能指標

·體制: PCM-CDMA-BPSK;

·PCM數據:碼率10.26/5.12kbps可選,幀長(cháng)32/16Byte可選,幀碼容錯由面板手動(dòng)加;

·信道編碼: 維特比編碼 K=7, r=1/2;

·擴頻調制:偽碼率:5.23264MHz,偽碼長(cháng)255/511可選;偽碼類(lèi)型:GOLD碼,內存八組PN碼;

·BPSK調制: 載波中心頻率10.7MHz;

·動(dòng)態(tài)特性: 載波中心頻率變化范圍±100kHz,變化率≥±1.8kHz/s,偽碼變化范圍≥±300Hz。

DDS技術(shù)采用全數字結構,具有極高的頻率分辨率,極短的頻率轉換時(shí)間,輸出頻率相對帶寬很寬,具有程控靈活的優(yōu)點(diǎn),是傳統的模擬信號產(chǎn)生技術(shù)所無(wú)可比擬的。

前述的基于DDS和FPGA技術(shù)的高動(dòng)態(tài)擴頻仿真信號源設計原理正確,輸出穩定,實(shí)用中效果很好。在擴頻通信高速發(fā)展的今天,高動(dòng)態(tài)擴頻仿真信號源的應用前景必將非常廣闊。

參考文獻

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4 AD9854 PRELIMINARY TECHNICAL DATA. 1999