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跳頻通信技術是一種抗干擾通信技術，近年來得到廣泛的應用。跳頻通信的核心技術之一是跳頻頻率合成技術。頻率合成技術主要有三種方式，即直接合成、鎖相頻率合成和直接數字合成(DDS)。其中直接數字合成DDS較前兩種方法有很大不同，它直接對參考正弦時鐘進行抽樣和數字化，然后通過數字計算技術進行頻率合成。與其它頻率合成方法相比，它的優點是：相位連續，頻率分辨率高，頻率轉換速度快。另外還具有價格低廉和良好的可再調制性能。而跳頻頻率合成器要求頻率轉換速度快，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 如圖1所示，DDS由相位累加器、正弦查表、D/A轉換器和低通濾波器組成。圖1中的參考時鐘是一個穩定的晶體振蕩器，用它來同步整個合成器的各個組成部分，相位累加器類似于一個簡單的計數器，在每個時鐘脈沖輸入時，它的輸出就增加一個步長的相位增量值。相位累加器把頻率控制字FSW的數據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。當用這樣的數據尋址時，正弦查表就把存儲在相位累加器中的抽樣值轉換成正弦波幅度的數字量函數。D/A變換器把數字量變成模擬量，低通濾波器進一步平滑并濾掉帶外雜散，得到所需的信號波形。 DDS的輸出頻率fO和參考時鐘fr、相位累加器長度N以及頻率控制字FSW的關系為： 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的CMOS技術生產的直接數字合成器，它的原理如圖2所示。 AD9851的最高工作時鐘為180MHz，內部除了完整的高速DDS外，還集成了時鐘6倍頻器和一個高速比較器。集成的時鐘6倍頻器降低了外部參考時鐘頻率，僅需一個30MHz晶振即可。因此減小了高頻輻射，提高了系統的電磁兼容能力。 AD9851 DDS系統采用了32bits相位累加器及10bitsDAC，在70MHz模擬輸出時，DAC輸出的抑制寄生動態范圍SFDR＞43dB。5bits相位控制可現最小11.5°的相位改變。頻率控制和相位調節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工作時的功耗為550mW，功耗低，在2.7V時僅為4mW。AD9851采用28腳表面貼裝形式封裝。 3. AD9851在跳頻通信中的應用 3.1 跳頻通信的工作原理 跳頻通信最早應用于軍事抗干擾通信，現在廣泛應用于移動通信、衛星通信等領域。跳頻通信是利用發送信號載頻迅速地、偽隨機地在很寬的頻段內跳變來傳送信息，因而具有很強的抗干擾能力。跳頻系統工作原理框圖如圖3所示。 跳頻通信系統的數據調制一般采用FSK，經FSK調制的窄帶信息與偽隨機碼控制下的頻率合成器產生的寬帶跳頻本振信號混頻得到跳頻調制信號，再經放大后由天線發射出去。在接收端，跳頻信號的接收則通過同步電路來控制偽隨機碼產生器以使頻率合成器產生同發送端頻變規律相同的跳頻本振，從而得到中頻信號。然后將中頻信號解調后輸出發送數據。 3.2 AD9851在跳頻通信中的應用 由于AD9851具有頻率轉換速度快、輸出頻帶寬及使用方便等特點，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在跳頻通信系統中的應用。 圖4中，在跳頻通信發送端，發送數據和偽隨機碼產生器產生的頻率控制信號相加，形成對AD9851的頻率控制字，AD9851輸出寬帶跳頻信號和本振信號混頻，得到跳頻射頻信號，經放大后輸出至天線發送出去。在接收端，跳頻信號下變頻后和AD9851產生的跳頻信號混頻得到中頻信號，經數據解調器解調輸出數據。接收端同步控制電路產生和發送端同步的跳頻控制信號來控制AD9851，使之產生跳頻信號，解調電路完成跳頻數據的解調輸出。 4. 結論 DDS芯片具有頻率轉換時間短和頻率輸出寬的優點，而這正是跳頻系統所必須的。DDS應用于跳頻通信系統可使系統結構簡單，成本低，易于實現。這對于實現小型、輕便、高性能的跳頻通信系統十分有利。 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， 調整率可由VF=27.3V求得。 自動切換原理圖如圖5所示，正常供電情況下，24V直流電由VICOR模塊VI－26L－CU產生并經D9輸出，此時G6導通，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。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，轉入電瓶供電狀態。當電瓶電壓低于VT(即虧電狀態)時，UC2906輸出高電平，使G6導通，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，若交流電恢復正常，電路自動恢復交流供電的工作狀態。 該文介紹的后備供電控制系統，經在GY－Ⅱ型直放電源中長期運行證明：可靠性高，切換靈活，并可使電瓶壽命平均延長70％左右，值得推廣使用。 |
