AD9956在短波跳頻電臺(tái)頻率源中的應(yīng)用

跳頻通信是擴(kuò)頻通信的一種主要形式。由于其具有抗干擾、抗截獲的能力，并能做到頻譜資源共享，在當(dāng)前軍事抗干擾通信系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。跳頻通信系統(tǒng)的一項(xiàng)重要參數(shù)是頻率的跳變速度。它在很多程度上決定了跳頻通信系統(tǒng)抗跟蹤式干擾的能力，這一點(diǎn)在電子對(duì)抗中尤為重要。因此，快速跳頻頻率合成器的設(shè)計(jì)就成為跳頻通信的關(guān)鍵之一。目前頻率合成主有三種方法：直接模擬合成法、鎖相環(huán)合成法和直接數(shù)字合成法。直接模擬合成法利用倍頻（乘法）、分頻（除法）、混頻（加法與減法）及濾波，從單一或幾個(gè)參數(shù)頻率中產(chǎn)生多個(gè)所需的頻率。該方法頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間快（小于100ns），但是體積大、功耗大，目前已基本不被采用。鎖相環(huán)合成法通過(guò)鎖相環(huán)完成頻率的加、減、乘、除運(yùn)算。該方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化、便于集成，且頻譜純度高，目前使用比較廣泛，但存在高分辨率和快轉(zhuǎn)換速度之間的矛盾，一般只能用于大步進(jìn)頻率合成技術(shù)中。頻率合成器是利用一個(gè)或多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，通過(guò)各種技術(shù)途徑產(chǎn)生大量離散頻率信號(hào)的設(shè)備。直接數(shù)字式頻率合成（DDS）技術(shù)是繼直接頻率合成和間接頻率合成之后，隨著數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)第三代頻率合成技術(shù)。它以數(shù)字信號(hào)處理理論為基礎(chǔ)，從信號(hào)的幅度相位關(guān)系出發(fā)進(jìn)行頻率合成，具有極高的頻率分辨率、極短的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、很寬的相對(duì)帶寬、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)信號(hào)相位連續(xù)、任意波形的輸出能力及數(shù)字調(diào)制功能等諸多優(yōu)點(diǎn)，正廣泛地應(yīng)用于儀器儀表、遙控遙測(cè)通信、雷達(dá)、電子對(duì)抗、導(dǎo)航以及廣播電視等各個(gè)領(lǐng)域。尤其是在短波跳頻通信中，信號(hào)在較寬的頻帶上不斷變化，并且要求在很小的頻率間隔內(nèi)快速地切換頻率和相位，因此采用DDS技術(shù)的本振信號(hào)源是較為理想的選擇。這種方法簡(jiǎn)單可靠、控制方便，且具有很高的頻率分辨率和轉(zhuǎn)換速度，非常適合快速跳頻通信的要求。本文給出基于DDS的跳頻頻率合成器的設(shè)計(jì)。
AD9956就是一款新型、高性能的DDS器件，可方便快速地產(chǎn)生線性調(diào)頻、單頻脈沖及編碼調(diào)制信號(hào)。

DDS
直接數(shù)字頻率合成（DDS）是采用數(shù)字化技術(shù)，通過(guò)控制和位的變化速度，直接產(chǎn)生各種不同頻率信號(hào)的一種頻率合成方法。
DDS的結(jié)構(gòu)原理圖如圖1所示，它由相位累加器、正弦ROM表、D/A轉(zhuǎn)換器等組成。參考時(shí)鐘fr由一個(gè)穩(wěn)定的晶體振蕩器產(chǎn)生，用它來(lái)同步整個(gè)合成器的各個(gè)組成部分。相位累加器由N位加法器與N位相位寄存器級(jí)聯(lián)構(gòu)成，類似于一個(gè)簡(jiǎn)單的加法器。每來(lái)一個(gè)時(shí)鐘脈沖，加法器就將頻率控制字K與相位寄存器輸出的累加相位數(shù)據(jù)相加，然后把相加后的結(jié)果送至相位累加器的數(shù)據(jù)輸入端。相位寄存器就將加法器在上一時(shí)鐘作用后產(chǎn)生的新相位數(shù)據(jù)反饋到加法器的輸入端，以使加法器在下一個(gè)時(shí)鐘的作用下繼續(xù)將相位數(shù)據(jù)與頻率控制字相加。這樣，相位累加器在參考時(shí)鐘的作用下進(jìn)行線性相位累加。當(dāng)相位累加器累加滿量進(jìn)，就會(huì)產(chǎn)生一次溢出，完成一個(gè)周期性的動(dòng)作，這個(gè)周期就合成信號(hào)的一個(gè)周期，累加器的溢出頻率也就是DDS的合成信號(hào)頻率。

圖1 DDS的結(jié)構(gòu)原理圖
DDS的工作原理是：在參考時(shí)鐘fr的控制下，頻率控制字K由累加器加以得到相應(yīng)的相位數(shù)據(jù)，把此數(shù)據(jù)作為取樣地址，來(lái)尋址正弦ROM表進(jìn)行相位-幅度變換，輸出不同的幅度編碼；再經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器得到相應(yīng)的階梯波；最后經(jīng)低通濾波器對(duì)階梯波進(jìn)行平滑處理，即可得到由頻率控制字決定的連續(xù)變化的輸出正弦波。
DDS的輸出頻率f0、參考時(shí)鐘頻率fr、相位累加器長(zhǎng)度N以及頻率控制字K之間的關(guān)系為：
f0=K