新型DDS器件產(chǎn)生正弦波信號(hào)和各種調(diào)制信號(hào)的設(shè)計(jì)

1 引言
為了精確地輸出正弦波、調(diào)幅波、調(diào)頻波、PSK及ASK等信號(hào)，并依據(jù)直接數(shù)字頻率合成(Direct Digital FrequencySvnthesizer，簡(jiǎn)稱DDFS)技術(shù)及各種調(diào)制信號(hào)相關(guān)原理，設(shè)計(jì)了一種采用新型DDS器件產(chǎn)生正弦波信號(hào)和各種調(diào)制信號(hào)的設(shè)計(jì)方法。采用該方法設(shè)計(jì)的正弦信號(hào)發(fā)生器已廣泛用于工程領(lǐng)域，且具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，界面友好等特點(diǎn)。

2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案
圖1給出系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方框圖，它由單片機(jī)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)及其外圍的模擬部分組成。在FPGA的內(nèi)部數(shù)字部分中，利用FPGA內(nèi)部的總線控制模塊實(shí)現(xiàn)與鍵盤(pán)掃描、液晶控制等人機(jī)交互模塊的通信，并在單片機(jī)與系統(tǒng)工作總控制模塊之間的交互通信中起橋梁作用。系統(tǒng)工作總控制可統(tǒng)一控制各個(gè)時(shí)序模塊；各時(shí)序模塊用于完成相應(yīng)的控制功能。在模擬部分中，利用無(wú)源低通濾波器及放大電路，使AD9851型DDS模塊的輸出信號(hào)成為正弦波和FM調(diào)制信號(hào)；再利用調(diào)幅電路，使FPGA內(nèi)部DDS模塊產(chǎn)生的信號(hào)與AD9851輸出的載波信號(hào)變?yōu)檎{(diào)幅信號(hào)，同時(shí)在基帶碼控制下通過(guò)PSK/ASK調(diào)制電路得到PsK和ASK信號(hào)。最后，各路信號(hào)選擇通道后，經(jīng)功率放大電路驅(qū)動(dòng)50Ω負(fù)載。

3 理論分析與計(jì)算
3．1 調(diào)幅信號(hào)
調(diào)幅信號(hào)表達(dá)式為：

式中：ω0t，ωt分別為調(diào)制信號(hào)和載波信號(hào)的角頻率；MA為調(diào)制度。
令V(O)=Vocos(ω0t)，V(ω)=MAcos(ωt)，則V(t)=V(O)+V(O)V(ω)。故調(diào)幅信號(hào)可通過(guò)乘法器和加法器得到；通過(guò)改變調(diào)制信號(hào)V(ω)的幅值改變MA，V(ω)的范圍為0．1～l V，MA對(duì)應(yīng)為10％~100％。
3．2 調(diào)頻信號(hào)
采用DDS調(diào)頻法產(chǎn)生調(diào)頻信號(hào)，具體實(shí)現(xiàn)方法：通過(guò)相位累加器和波形存儲(chǔ)器在FPGA內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)DDS模塊，用于產(chǎn)生1 kHz的調(diào)制信號(hào)。其中，波形存儲(chǔ)器的數(shù)據(jù)即為調(diào)制信號(hào)的幅度值。將這些表示幅度值的數(shù)據(jù)直接與中心頻率對(duì)應(yīng)的控制字相加，即可得到調(diào)頻信號(hào)的瞬時(shí)頻率控制字，再按調(diào)制信號(hào)的頻率切換這些頻率控制字，即可得到與DDS模塊輸出相對(duì)應(yīng)的調(diào)頻信號(hào)。
3．3 PSK和ASK信號(hào)
ASK信號(hào)是振幅鍵控信號(hào)，可用一個(gè)多路復(fù)用器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)控制信號(hào)為1時(shí)，選擇載波信號(hào)輸出；當(dāng)控制信號(hào)為0時(shí)，不選擇載波信號(hào)輸出；當(dāng)控制信號(hào)由速率為10 Kb／s的數(shù)字脈沖序列給出時(shí)，可以產(chǎn)生ASK信號(hào)。PSK信號(hào)是移相鍵控信號(hào)，這里只產(chǎn)生二相移相鍵控，即BPSK信號(hào)。它的實(shí)現(xiàn)方法與ASK基本相同，只是在控制信號(hào)為0時(shí)，選擇與原載波信號(hào)倒相的輸出信號(hào)，該倒相信號(hào)可由增益倍數(shù)為l的反相放大電路實(shí)現(xiàn)。