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跳頻通信技術(shù)是一種抗干擾通信技術(shù)，近年來得到廣泛的應(yīng)用。跳頻通信的核心技術(shù)之一是跳頻頻率合成技術(shù)。頻率合成技術(shù)主要有三種方式，即直接合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字合成(DDS)。其中直接數(shù)字合成DDS較前兩種方法有很大不同，它直接對(duì)參考正弦時(shí)鐘進(jìn)行抽樣和數(shù)字化，然后通過數(shù)字計(jì)算技術(shù)進(jìn)行頻率合成。與其它頻率合成方法相比，它的優(yōu)點(diǎn)是：相位連續(xù)，頻率分辨率高，頻率轉(zhuǎn)換速度快。另外還具有價(jià)格低廉和良好的可再調(diào)制性能。而跳頻頻率合成器要求頻率轉(zhuǎn)換速度快，輸出頻率范圍寬，而且易于使用，由此可見高速DDS很適合于用作跳頻頻率合成器。 1. DDS的原理及特點(diǎn) 如圖1所示，DDS由相位累加器、正弦查表、D/A轉(zhuǎn)換器和低通濾波器組成。圖1中的參考時(shí)鐘是一個(gè)穩(wěn)定的晶體振蕩器，用它來同步整個(gè)合成器的各個(gè)組成部分，相位累加器類似于一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器，在每個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入時(shí)，它的輸出就增加一個(gè)步長(zhǎng)的相位增量值。相位累加器把頻率控制字FSW的數(shù)據(jù)變成相位抽樣來確定輸出頻率的大小。相位增量的大小隨外部指令FSW的不同而不同，一旦給定了相位增量，輸出頻率也就確定了。當(dāng)用這樣的數(shù)據(jù)尋址時(shí)，正弦查表就把存儲(chǔ)在相位累加器中的抽樣值轉(zhuǎn)換成正弦波幅度的數(shù)字量函數(shù)。D/A變換器把數(shù)字量變成模擬量，低通濾波器進(jìn)一步平滑并濾掉帶外雜散，得到所需的信號(hào)波形。 DDS的輸出頻率fO和參考時(shí)鐘fr、相位累加器長(zhǎng)度N以及頻率控制字FSW的關(guān)系為： fO="fr"·FSW/2N DDS的頻率分辨率為： ΔfO=fr/2N 由于DDS的輸出最大頻率受奈奎斯特抽樣定理限制，所以： fmax=fr/2 目前，DDS產(chǎn)品有Qualcomm公司的Q2334、Q2368；AD公司的AD7008，AD9850，AD9851等，本文主要以AD公司的AD9851進(jìn)行介紹。 2. AD9851的工作原理及特性 AD9851是AD公司最新推出的采用先進(jìn)的CMOS技術(shù)生產(chǎn)的直接數(shù)字合成器，它的原理如圖2所示。 AD9851的最高工作時(shí)鐘為180MHz，內(nèi)部除了完整的高速DDS外，還集成了時(shí)鐘6倍頻器和一個(gè)高速比較器。集成的時(shí)鐘6倍頻器降低了外部參考時(shí)鐘頻率，僅需一個(gè)30MHz晶振即可。因此減小了高頻輻射，提高了系統(tǒng)的電磁兼容能力。 AD9851 DDS系統(tǒng)采用了32bits相位累加器及10bitsDAC，在70MHz模擬輸出時(shí)，DAC輸出的抑制寄生動(dòng)態(tài)范圍SFDR＞43dB。5bits相位控制可現(xiàn)最小11.5°的相位改變。頻率控制和相位調(diào)節(jié)可采用并行或串行方式。 AD9851工作電壓范圍較寬，為2.7～5.2V，180MHz工作時(shí)的功耗為550mW，功耗低，在2.7V時(shí)僅為4mW。AD9851采用28腳表面貼裝形式封裝。 3. AD9851在跳頻通信中的應(yīng)用 3.1 跳頻通信的工作原理 跳頻通信最早應(yīng)用于軍事抗干擾通信，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信等領(lǐng)域。跳頻通信是利用發(fā)送信號(hào)載頻迅速地、偽隨機(jī)地在很寬的頻段內(nèi)跳變來傳送信息，因而具有很強(qiáng)的抗干擾能力。跳頻系統(tǒng)工作原理框圖如圖3所示。 跳頻通信系統(tǒng)的數(shù)據(jù)調(diào)制一般采用FSK，經(jīng)FSK調(diào)制的窄帶信息與偽隨機(jī)碼控制下的頻率合成器產(chǎn)生的寬帶跳頻本振信號(hào)混頻得到跳頻調(diào)制信號(hào)，再經(jīng)放大后由天線發(fā)射出去。在接收端，跳頻信號(hào)的接收則通過同步電路來控制偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器以使頻率合成器產(chǎn)生同發(fā)送端頻變規(guī)律相同的跳頻本振，從而得到中頻信號(hào)。然后將中頻信號(hào)解調(diào)后輸出發(fā)送數(shù)據(jù)。 3.2 AD9851在跳頻通信中的應(yīng)用 由于AD9851具有頻率轉(zhuǎn)換速度快、輸出頻帶寬及使用方便等特點(diǎn)，因此，特別適用于做跳頻通信中的頻率合成器。圖4所示為AD9851在跳頻通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。 圖4中，在跳頻通信發(fā)送端，發(fā)送數(shù)據(jù)和偽隨機(jī)碼產(chǎn)生器產(chǎn)生的頻率控制信號(hào)相加，形成對(duì)AD9851的頻率控制字，AD9851輸出寬帶跳頻信號(hào)和本振信號(hào)混頻，得到跳頻射頻信號(hào)，經(jīng)放大后輸出至天線發(fā)送出去。在接收端，跳頻信號(hào)下變頻后和AD9851產(chǎn)生的跳頻信號(hào)混頻得到中頻信號(hào)，經(jīng)數(shù)據(jù)解調(diào)器解調(diào)輸出數(shù)據(jù)。接收端同步控制電路產(chǎn)生和發(fā)送端同步的跳頻控制信號(hào)來控制AD9851，使之產(chǎn)生跳頻信號(hào)，解調(diào)電路完成跳頻數(shù)據(jù)的解調(diào)輸出。 4. 結(jié)論 DDS芯片具有頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間短和頻率輸出寬的優(yōu)點(diǎn)，而這正是跳頻系統(tǒng)所必須的。DDS應(yīng)用于跳頻通信系統(tǒng)可使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)。這對(duì)于實(shí)現(xiàn)小型、輕便、高性能的跳頻通信系統(tǒng)十分有利。 η=(28－VF)/28=2.5％， VR5=2.5×2.5％=0.1V， 因此IR5=VR5/R5=0.1/10k=10μA， R37=(2.5－VR5)/10=2.4/10－R36=240－R36=130kΩ， 調(diào)整率可由VF=27.3V求得。 自動(dòng)切換原理圖如圖5所示，正常供電情況下，24V直流電由VICOR模塊VI－26L－CU產(chǎn)生并經(jīng)D9輸出，此時(shí)G6導(dǎo)通，使繼電器線圈JC1斷電，常開觸頭不閉合，電瓶不供電，保持充電狀態(tài)。一旦交流電供電不正常(停電、過高或過低)，D8截止。電容C44、C45放電使JC1吸合，J1接通，轉(zhuǎn)入電瓶供電狀態(tài)。當(dāng)電瓶電壓低于VT(即虧電狀態(tài))時(shí)，UC2906輸出高電平，使G6導(dǎo)通，JC1失電，使J1斷開，終止由電瓶向外供電。在電瓶供電期間或之后，若交流電恢復(fù)正常，電路自動(dòng)恢復(fù)交流供電的工作狀態(tài)。 該文介紹的后備供電控制系統(tǒng)，經(jīng)在GY－Ⅱ型直放電源中長(zhǎng)期運(yùn)行證明：可靠性高，切換靈活，并可使電瓶壽命平均延長(zhǎng)70％左右，值得推廣使用。 |
