用單片機控制DDS實現短波跳頻系統的調制

本系統的調制電路是用５１系列的單片機８９Ｃ５１　控制ＤＤＳ芯片ＡＤ７００８　來完成的。如圖２所示，通過Ｄ０～Ｄ７數據總線在ＷＲ、ＣＳ的控制下，將數據控制字首先寫入ＡＤ７００８的并行寄存器，然后在ＬＯＡＤ和ＴＣ０～ＴＣ３的控制下按表２所示將并行寄存器數據轉載到功能寄存器。

表2 AD7008外部控制邏輯（并行方式）

使用ＡＤ７００８內部參考電壓（ＶＲＥＦ＝１．２７Ｖ），ＲＳＥＴ≈３９０Ω時為滿刻度電流輸出。在管腳ＩＯＵＴ與地之間接入５０Ω電阻，輸出信號峰－峰值為１Ｖ的跳頻信號。Ｐ１．０，Ｐ１．１分別控制芯片復位和頻率寄存器的選擇。根據電路，ＲＡＭ６１１６地址為００００Ｈ～０７ＦＦＨ，并行寄存器地址為４０００Ｈ，命令寄存器地址為８０００Ｈ，頻率寄存器０地址為０Ａ０００Ｈ，頻率寄存器１地址為０Ａ８００Ｈ，相位寄存器地址為０Ｂ０００Ｈ，ＩＱ寄存器地址為０Ｂ８００Ｈ。相位寄存器的值為差分相位，０、π／４、π／２、３π／４、π、５π／４、３π／２、７π／４分別對應寄存器的值（低１２位）為：０００Ｈ、２００Ｈ、４００Ｈ、６００Ｈ、８００Ｈ、０Ａ００Ｈ、０Ｃ００Ｈ、０Ｅ００Ｈ。跳頻信號的跳頻定時由定時器０中斷來實現：跳頻速率２５６０跳／秒，定時時間為３９０．６２５μｓ。

３ 程序實現

該調制系統的軟件流程圖如圖３所示。

跳頻信號的調制關鍵是跳頻碼的發生和ＤＤＳ的控制。短波ＦＨ／ＤＱＰＳＫ系統要求有良好特性的跳頻序列，混沌理論的發展為跳頻序列的產生提供了一種新的方法。利用混沌非線性來產生跳頻序列，其跳頻圖案的性能比較好。文獻[４]介紹了用單片機實現Ｌｏｇｉｓｔｉｃ混沌ＦＨ序列的發生。目前，混沌序列的研究主要是硬件實現的有限字長問題。我們用單片機實現基于Ｌｅｍｐｅｌ－Ｇｒｅｅｎｂｅｒｇｅｒ模型（簡稱Ｌ－Ｇ模型）[５]的ｍ序列，選取周期為６３，并可以為用戶提供不同的ｍ序列。它可以用于通信開始時采用短碼引導長碼[６]的混沌初值傳遞的跳頻同步捕獲系統（必須對ｍ序列進行寬間隔處理以適合短波跳頻系統）。圖４是示波器顯示的基帶跳頻信號波形。

以上討論了以單片機控制ＤＤＳ技術為核心實現跳頻信號的調制設計方法，編寫了部分實驗程序。在系統的調試中發現，示波器顯示波形出現相位沒有正確調制在某一跳頻點上，信號先在新跳頻頻率上以正弦波（選同相輸出）形式出現一定時間，當新的相位移至ＤＤＳ的相位寄存器后才使信號有新的相位。經分析得知，這是由于ＡＤ７００８芯片從并口寄存器的數據轉移至頻率與相位寄存器沒有同時進行的緣故。這可以更換其它ＤＤＳ芯片來解決，如ＡＤ９８５０ [７]，其頻率和相位數據可以同時輸入（頻率字為３２ｂｉｔ，相位字為５ｂｉｔ，休眠、廠家測試控制字為３ｂｉｔ，共４０ｂｉｔ），來控制實現高速ＤＤＳ技術。另外，實現的僅為數字信號的基帶跳頻信號調制，還必須進行二次調制成短波單邊帶（ＳＳＢ）信號才能發射出去。如果采用更高輸出最高頻率的ＤＤＳ芯片，即可實現短波跳頻信號的一次性調制。隨著制造工藝的提高，這是能夠實現的。目前ＤＤＳ芯片已做到１ＧＨｚ以上。更好的辦法是采用ＤＤＳ與鎖相環（ＰＬＬ）技術相結合來實現，它具有較高的頻率穩定度、準確度和分辨力，并具有體積小、功耗低、操作方便等特點。