小磷光一

应用DDS实现信号调频

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  当前合成调频信号主要有直接调频方法和间接调频方法两大类:直接法的特点是频偏大,但中心频率稳定度不高;间接法是中心频率稳定度高,但频偏小。两种方法的硬件电路都比较复杂,通用性也比较差,而在工程实际中,常需要合成由多音频调制的调频信号,要产生这类信号,用传统的方法已无能为力。我们可以采用直接数字合成(DDS)专用芯片AD7008实现多音频调制的调频信号(FM)的方法。

  DDS是一种把一系列数字形式的信号通过数模转换器(DAC)转换成模拟量形式信号的合成技术,其原理框图见图1 。

图1、DDS原理图

  参考频率作为DDS中各部件的同步信号。频率控制字送入N位相位累加器累加,相位步进增加,经过查询内部ROM正弦波形表得到相应的幅度值,经过D/A 转换和低通滤波器得到合成的正弦波。若记K为频率控制字,

  则式中,为DDS输出信号频率。

  AD7008是ADI公司生产的CMOS型DDS芯片,该芯片功能较全、性价比高、容易开发、实现的成品性能较好。AD7008主要有两个32位频率寄存器FREQ0和FREQ1、一个12位的相位寄存器、一个32位相位累加器、一个12×10的正(余)弦查找表ROM(带正交输出)、两个10位的正交幅度调制寄存器、两个10位的乘法器和一个10位D/A转换器等构成。AD7008还具有一般DDS芯片所不具备的正交调幅调制器。提供了诸如AM、FM、FSK、PSK等多种调制方式。同时支持20 MHz、50 MHz时钟速率;串、并行接口独立操作,无需与DDS时钟同步,方便的DSP/单片机接口。

  调频信号时域表达式为,其中,为载波角频率,为频偏常数,f(t) 为低频调制信号。记瞬时角频率, 由于DDS的输出频率只取决于频率控制字K的值,因此只要计算出ω的值,再根据式(1)推出K的值并送入AD7008 的频率寄存器FREQ0或FREQ1中,则AD7008的输出信号即是调频信号。

  硬件电路采用DSP + CPLD的结构,其中CPLD用于译码与时序控制。TMS320C32 用于K值的软件算法实现;AD7008完成相位累加、查表、D/A转换及FM的输出。硬件连接图如图2所示。

          

             图2、硬件电路连接图