基于AD9854信號發生電路和MSK調制信號

　　AD9854特征

　　·300M內部時鐘頻率

　　·可進行頻移鍵控(FSK)，二元相移鍵控(BPSK)，相移鍵控(PSK)，脈沖調頻(CHIRP)，振幅調制(AM)操作

　　·正交的雙通道12位D/A轉換器

　　·超高速比較器，3皮秒有效抖動偏差

　　·外部動態特性：

　　80 dB無雜散動態范圍(SFDR)@ 100 MHz (±1 MHz) AOUT

　　·4倍到20倍可編程基準時鐘乘法器

　　·兩個48位可編程頻率寄存器

　　·兩個14位可編程相位補償寄存器

　　·12位振幅調制和可編程的通斷整形鍵控功能

　　·單引腳FSK和BPSK數據輸入接口

　　·PSK功能可由I/O接口實現

　　·具有線性和非線性的脈沖調頻(FM CHIRP)功能，帶有引腳可控暫停功能

　　·具有過渡FSK功能

　　·在時鐘發生器模式下，有小于25 ps RMS抖動偏差

　　·可自動進行雙向頻率掃描

　　·能夠對信號進行sin(x)/x校正

　　·簡易的控制接口：

　　可配置為10MHZ串行接口，2線或3線SPI兼容接口或100MHZ 8位并行可編程接口

　　·3.3V單電源供電

　　·具有多路低功耗功能

　　·單輸入或差分輸入時鐘

　　·小型80腳LQFP 封裝

　　AD9854構成的信號發生電路

　　這里采用了AD9854 這款DDS 芯片， 它在300 MHz 時鐘驅動下， 按照乃奎斯特采樣定律可以產生最高150 MHz 的信號，為了得到信號較好的頻率則一般只得到最高100 MHz 的信號。若要得到高于100 MHz 的信號， 則可采用其高次諧波得到。基于AD9854 的信號發生電路如圖 所示：

　　基于AD9854產生MSK調制信號

　　由于AD9854支持FSK調制方式，實際上我們所需要的MSK信號就是一種特殊的正交FSK信號，其特殊性在于其兩組頻率之間的差值是滿足這兩組頻率正交性的最小頻差。值得注意的是，MSK信號的相位是連續的，在調制的過程中我們為了保證產生的MSK信號的相位連續性需要加入相位常量，這將增加MSK調制系統的復雜性。而AD9854芯片的優勢之一就是芯片輸出信號的相位是連續的。因此，采用AD9854來產生MSK信號將大大地降低系統的復雜性。

　　1、FPGA配置

　　在實際運用中，需要AD9854產生符合要求的MSK信號，則要采用FPGA對AD9854進行配置。FPGA與AD9854硬件連接如圖1所示，圖中管腳定義如表1所示。

　　當把硬件電路搭建完畢之后，就可以使用FPGA去配置AD9854中的寄存器以實現AD9854的相應功能，以使AD9854產生MSK信號。

　　對于MSK信號，其兩組頻率相互正交，其頻差△f=f2-f1=1/2Tb，即調制指數h為：

　　由式(5)可以看出，為了保證相位的連續性，在本比特區間所加的相位常量不僅與本比特區間的輸入有關，還與前一個比特區間內的輸入及相位常數有關，這將大大增加了非AD9854方法產生MSK信號的難度。但是在第1節提到AD9854芯片本身就可以保證輸出信號相位的連續性，因此在本系統設計中，不需要考慮MSK信號的相位連續問題。

　　本系統中AD9854產生的MSK信號的參數如表2所示。

　　根據式(3)，得到MSK信號的兩組頻率為：

　　2、AD9854寄存器

　　AD9854擁有很高的可操作性，它擁有39個可配置寄存器，可以根據用戶要求對頻率、相位、幅度、時鐘等參數進行配。AD9854所有需要配置的寄存器如表3所示。

　　3、實驗結果

　　根據本文提出的MSK信號生成方法生成MSK信號，用示波器觀測生成信號如圖2所示，用頻譜分析儀觀測生成信號頻譜如圖3所示。

　　系統中MSK信號兩組頻率的頻差只有100 Hz，因此，MSK的時域波形類似于正弦波如圖2所示。從示波器中的波形可以看出該法生成的MSK信號包絡恒定、相位連續，穩定無抖動。

　　用頻譜儀觀測的MSK信號頻譜，可得輸出中心頻率為300KHz，輸出電平為-14dBm，無雜散動態范圍達到60dB，滿足指標要求。