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用PIC单片机控制DDS芯片AD9852实现雷达跳频系统


正(余)弦查询表(带正交输出)、幅度调制寄存器、乘法器和12位D/A转换器构成。
  
  AD9852可以实现单频、FSK、Chirp、FMChirp、BPSK等多种输出形式。用其中的Chirp模式和FSK模式可以方便地实现跳频功能,满足雷达跳频系统的要求。使用时只要初始化DDS,设定跳频持续时间和跳频间隔时间即可实现自动跳频。这比以往的DDS芯片如AD9850要方便得多。
  
  AD9852的管脚分为三部分:(1)数据及控制端口;(2)电源部分;(3)参考及输出部分。
  
  由于AD9852是目前市场上性价比较高的DDS器件之一,而且AD9852具有线性调频功能,可以方便实现频率的跳变。所以在雷达跳频系统中最终采用了AD9852芯片。下面就该芯片的应用设计做一简要介绍。
  
  3频率合成器的设计
  
  要让AD9852工作,需要按下列流程初始化:
  
  (1)数据在WR信号控制下从并行输入口D0~D1写入48位并行寄存器,或在SCLK控制下从串行输入口SDATA写入48位串行寄存器。
  
  (2)对S/PSELECT置1或置0以决定输入数据是并行还是串行。1为并行,0为串行。
  
  (3)AD9852芯片内部不带带通滤波器,所以外围电路中应该实际工作需要外接带通滤波器,滤除不需要的频率分量。
  
  利用一片AD9852及简单的外围电路实现频率合成器的结构框图如图2所示。
  
  根据我在设计过程中的实际经验,有以下几个问题需要注意。
  
  3.1单片机的选择
  
  因为AD9852是3.3V系统,所以必须选择可以工作在3.3V的单片机。设计之初,忽略了这个问题,选用了普通51系列芯片,因为其输出电平只能为5V,高于3.3V,DDS芯片因此被损坏。所打算采用51系列,但因为其在市场上很难买到,所以最终采用了Microchip公司的PIC系列单片机PIC16F874。该单片机可以工作在2.2~5.5V的范围内。又考虑到设计要求的高速控制,PIC16F874单片机的速度是51系列的3倍,所以PIC16F874单片机满足设计要求。
  
  3.2单片机的外围电路
  
  DDS的工作电压是3.3V,而PIC的掉电复位电压是4.5V,所以PIC单片机的外围电路需要使用上电复位模式。
  
  3.3要避开DDS杂散较大的输出频点
  
  在实际应用中,还有一些点的杂散信号很大,而且离主频很近,无法去除。所以应该避免输出这些频点。这些频点为靠近fc/3、fc/4、fc/5、fc/6……的频点。
  
  3.4去耦
  
  在一个电子系统中,通常多个器件共用一个电源。而电源线给交流信号提供了一个通路,使得交流信号通过电源线在器件之间传输,形成了干扰。所以必须在器件之间和电源到器件之间的电源线上加入滤波部分,滤掉交流干扰,称为去耦。电源的去耦通常用几个并联电容和串联电感来实现,如图3所示。
  
  3.5接地
  
  接地可以分为单点接地和多点接地。一般认为,连线长度大于信号波长的二十分之一时,应采用多点接地;反之,则采用单点接地。
  
  实现多点接地就要在PCB板上布出一个面积较大地接地面,此接地面又与接大地的屏蔽外壳大面积接触。这样整个地的阻抗很小,电位可以认为是一致的,各器件就近接地,就避免了在线上形成干扰。
  
  在数模混和的电路中,由于数字部分干扰源很多,所以模拟部分易受影响。因此要注意把模拟地和数字地分开。一般的方法是用一根线来连接数字地和模拟地,而且只在一处相连,这样就可以较好地切断数字部分的干扰源。
  
  图4频率合成器的原理图
  
  3.6充分利用DDS的sweetpots
  
  如前所述,在DDS中,其相位累加器的位数为A,但用来查询正弦表的位数只有其高P位,剩下的就四舍王入丢弃了,这样做会产生一种相位截断误差。但是如果相位累加器中的A-P位恰好为0,其输出频点的特性就会比较好,这就是所谓的“sweetpots”。所以在DDS单点输出时,使DDS尽量在sweetpots频点输出,可以达到优化输出特性的目的。
  
  3.7DDS参考信号输入端的注意事项
  
  由于采用了参考信号单端输入的方式,所以REFCLKB端应该接地或电源;参考信号输入端REFCLK要跟电源相连接。因为DDS的参考信号要求有1.6V的直流电平,在参考

《用PIC单片机控制DDS芯片AD9852实现雷达跳频系统(第2页)》
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