基于AD9898的UHF波段頻率合成器設(shè)計(jì)

作者：時(shí)間：2010-09-15 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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控制AD9858主要使用C8051F020的特殊功能寄存器SFR、FIASH和外部存儲(chǔ)器接口EMIF。其中SFR提供對(duì)CIP-51的資源和外設(shè)的控制以及CIP -51與這些資源和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換；FLASH是C8052F020的內(nèi)部存儲(chǔ)器，可通過(guò)JTAG接口對(duì)其編程；外部存儲(chǔ)器接口EMIF則御用訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器。配置EMIF的流程如下：
(1)將EMIF選到低端口(P3，P2，Pl，P0)或高端口(P7，P6，P5，P4)；
(2)選擇復(fù)用或非復(fù)用方式；
(3)選擇存儲(chǔ)器模式(只用片內(nèi)，只用片外；不帶塊選擇分片、帶塊選擇分片等)；
(4)設(shè)置與片外存儲(chǔ)器的時(shí)序；
(5)選擇相關(guān)端口的輸出方式(寄存器PnMDOUT和P740UT)。
2．2 AD9858的基本原理和性能
DDS是基于查找表的數(shù)字頻率發(fā)生器。DDS器件工作時(shí)，其頻率控制字K在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，其余相位累加器累加一次，而得到的相位值
(O～2π)在每一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)則以二進(jìn)制碼的形式去尋址正弦查詢表ROM，并將相位信息轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的數(shù)字化正弦幅度值，ROM輸出的數(shù)字化波
形經(jīng)數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)后，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)字化信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)變，最后，DAC輸出的階梯序列波再通過(guò)低通濾波器(LPF)平滑后，就可得到一個(gè)純凈的正弦信號(hào)。
AD9858的10位數(shù)模轉(zhuǎn)換器可以工作到lGsps，并能夠產(chǎn)生高達(dá)450MHz的頻率階變模擬輸出正弦波，同時(shí)具有快速調(diào)頻和細(xì)微的頻率分辨率(32位頻率分辨率)。AD9858內(nèi)部有集成的電荷泵(CP)和相位檢測(cè)器(PFD)，可以將高速DDS和鎖相環(huán)(PLL結(jié)合使用)在片內(nèi)模擬混頻，也可以使DDS、PLL和混頻器結(jié)合使用。
AD9858有單音和掃頻兩種工作模式。在單音模式下。AD9858可產(chǎn)生由內(nèi)部寄存器FTW控制的單頻輸出信號(hào)。輸出頻率與系統(tǒng)時(shí)鐘的關(guān)系可由如下公式確定：

對(duì)于AD9858，N=32。可見(jiàn)其頻率可以通過(guò)改變FTW任意改變，也可以通過(guò)外部引腳來(lái)選擇提前設(shè)定在4個(gè)存儲(chǔ)在寄存器上的頻率值來(lái)實(shí)現(xiàn)
快速跳頻。
而在掃頻模式下，用戶需要通過(guò)頻率控制字(FTW)、頻率轉(zhuǎn)換控制字(DFTW)、頻率斜率控制字(DFRRW)來(lái)設(shè)定頻率的掃頻初始值、頻率步
進(jìn)值和頻率步進(jìn)時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)掃頻。
在設(shè)計(jì)DDS時(shí)需要仔細(xì)考慮輸入和輸出的頻段：當(dāng)輸出頻率靠近fc／n(其中n=3，4，5，6，7；fc為DDS的時(shí)鐘頻率)時(shí)，差頻信號(hào)產(chǎn)生的雜散離輸出頻率很近，以至于無(wú)法使用濾波器器濾除，這種窄帶雜散經(jīng)過(guò)倍頻還會(huì)繼續(xù)惡化，嚴(yán)重惡化雜散性能，所以，設(shè)計(jì)時(shí)不能使用DDS輸出頻段靠近和跨越fc／n的頻點(diǎn)(其中n=3，4，5，6，7)。本系統(tǒng)中DDS的輸入頻率為1GHz。因此輸出頻段為50～100 MHz。這樣，輸出頻道附近就不會(huì)出現(xiàn)大的雜散。
2．3 PLL模塊設(shè)計(jì)
PLL模塊包括ADF4113和輸出帶寬為1～2 GHz壓控振蕩器。ADF4113的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，它由低噪聲數(shù)字鑒相器、高精度電荷泵、可編程參考分頻器(R分頻器)、可編程A，B計(jì)數(shù)器以及雙模分頻器P／P+1組成。其中6位A計(jì)數(shù)器、13位B計(jì)數(shù)器與雙模分頻器共同組成了N分頻器，分頻比為N=BP+A。數(shù)字鑒相器用來(lái)對(duì)R計(jì)數(shù)器和N計(jì)數(shù)器的輸出相位進(jìn)行比較，然后輸出一個(gè)與二者相位誤差成正比的誤差電壓。該電壓經(jīng)外部濾波器濾波后可控制外接VCO，從而構(gòu)成一個(gè)完整的頻率合成器。其輸出頻率為：