基于ad9856通信信号发生器的设计与实现的制作方法
【专利摘要】本发明采用AD9856数字正交上变频器和高速单片机STC12C5412AD设计了一个通信信号源，该信号源能够采用AM、FM、ASK、FSK、BPSK等不同调制方式对信号进行调制，并且载波的频率能够在10kKHZ-10MHZ自由设定，采用数控增益放大器AD8327对输出信号幅度在1V-5V(Vpp)之间可调。
【专利说明】基于AD9856通信信号发生器的设计与实现
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于AD9856通信信号发生器的设计与实现方法，属于信息通信领域。
【背景技术】
[0002]AD9856是AD公司生产的数字正交上变频器，具有0_80MHz的输出频带宽度，内部集成DDS产生模块、12位DAC、输入数据转换器、3个可选内插半带宽滤波器、2-63倍可编程内插集成梳状滤波器、4X-20X可编程参考时钟倍频器。AD9856的工作方式有三种，可以通过编程设置。通常是工作在单频模式或者突发数据传输模式下。
【发明内容】
[0003]本发明选用AD9856数字正交上变频器和高速单片机STC12C5412AD设计了一个通信信号源，该信号源能够采用am、fm、ask、fsk、bpsk等不同调制方式对信号进行调制，并且载波的频率在IOkKHZ-1OMHZ能够自由设定，采用数控增益放大器AD8327对输出信号幅度在1V-5V (Vpp)之间可调。
[0004]图1是该信号源的组成框图。其主要组成部分包括:AD9856数字正交上变频器、高速单片机STC12C5412AD、以及A/D采样、按键扫描、液晶显示和幅度控制等多种电路。
【专利附图】
【附图说明】
[0005]图1信号源的组成框图
[0006]图2AD9856及其外围电路图
[0007]实施方式
[0008]图2为AD9856及其外围电路图，主要涉及与高速单片机STC12C5412AD、以及A/D采样、按键扫描、液晶显示和幅度控制等多种电路的连接。下面介绍部分主要电路的设计内容。
[0009]1.AD采样及信号处理电路
[0010]采用STC12C5412AD的单片机实现。该单片机内部带8路的10位AD转换通道，在24MHz的工作频率的下，采样速度能够达到每秒110K，远超过系统要求的输入信号频带范围，根据奈奎斯特采样定理，能够实现对信号的无失真处理。而且是单指令周期的单片机，处理速度很快。基本能够满足AD9856的速度要求，考虑到对处理速度方面的要求，则不再用该单片机去实现按键扫描和显示控制的功能。这样，AD采样及信号处理由一片单片机就能完成，大大提闻系统的集成度。
[0011]2.按键扫描及液晶显示电路
[0012]用STC89C52单片机实现，外接0_9的数字键，AM、FM等调制方式的按键。接Pl 口上实现按键的动态扫描。同时，将需要显示的信息送PO 口上的液晶显示器显示。另外还通过串行口对STC12C5412AD实行控制。[0013]3.幅度控制电路
[0014]由于需要对输出幅度实现控制，且要求的上限频率较高，因此需要宽带放大器，且增益可调。所以我们采用AD公司的AD8327数控增益放大器作为输出幅度控制部分。AD8327是AD公司生产的电缆驱动放大器，是可以数字控制增益的宽带放大器，3dB带宽高达160MHz，输出失真小，+5V供电，输出电压范围为0V-+5V，满足设计要求。
[0015]4.部分调制方式的软件设计
[0016]由于核心芯片AD9856是基于DDS的数字正交上变频芯片，能够自身产生0_80MHz的两路正交载波，然后再和经过处理而送来的Ι/Q两路信号进行正交调制，输出的波形时域形式为:I X Cos (cot)+QX Sin (cot)或者 I X Cos (ω t)-QX Sin (ω t)，这里采用IXCos(?t)+QXSin(?t)的形式，根据常见调制方式的时域信号表达式，进行适当数学变化成为IXCos+QXSin的形式，分离出Ι/Q两路信号的表达式。从而在单片机中将AD采样而来的输入信号经过处理后，变成Ι/Q两路信号的模式，就可以得到已调波了。
[0017]FM调制信号软件设计:
[0018]FM 调制的时域表达式为:SFM(t) =A cos[coct+Kf f m( τ ) d τ ] 0 展开得:
[0019]Sfm (t) =A cos [Kf f m ( τ ) d τ ] X cos (ω ct) ~Α sin [Kf / m ( τ ) d τ ] X sin (ω ct)。
[0020]由上式得:Ι= A cos [Kf f m( τ )d τ ], Q = -A sin [Kf f m( τ ) d τ ],这样,对 AD采样的信号m(t)进行时域积分，然后再分别正弦和余弦化后，再送入AD9856就可得FM的波形。但是考虑到单片机进行积分和余弦等运算难度太大，这里改用另外一种调制方式，就是通过实时刷新AD9856的频率字，实现调频。因为调频的目的就是建立起被调信号的幅度和载波频率的关系，而AD9856提供速度高达IOMHz的串行口进行频率寄存器的设定。因此，AD采样后根据得到的m(t)的幅值信息，建立起幅度和频率之间的简单映射，然后再通过高速串行口更改频率字，就可以实现FM的调制。根据奈奎斯特采样定理，对信号的采样频率只要大于输入信号频率上限的2倍，就可以实现对信号的无失真处理。而输入信号的频率最大为20KHz，STC12C5412AD单片机的采样频率为ΙΙΟΚΗζ，达到频率上限的5.5倍，因而这样的调制不会导致信号的频谱失真。这种情况下，AD9856工作在单频模式。
【权利要求】
1.一种基于AD9856通信信号发生器的设计与实现方法，其主要组成部分包括:AD9856数字正交上变频器、高速单片机STC12C5412AD、以及A/D采样、按键扫描、液晶显示和幅度控制等多种电路。
2.根据权利要求1所述的基于AD9856通信信号发生器的设计与实现方法，其特征在于该信号源能够采用AM、FM、ASK、FSK、BPSK等不同调制方式对信号进行调制。
3.根据权利要求1所述的基于AD9856通信信号发生器的设计与实现方法，其特征在于其载波的频率在IOkKHZ-1OMHZ能够自由设定。
4.根据权利要求1所述的基于AD9856通信信号发生器的设计与实现方法，其特征在于采用数控增益放大器AD8327对输出信号幅度在1V-5V(Vpp)之间可调。
【文档编号】H03C7/00GK103944516SQ201310023509
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2013年1月18日 优先权日:2013年1月18日
【发明者】杜月林 申请人:杜月林