单片机控制下的AD9854在无线电罗盘模拟信号中的应用

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1、单片机控制下的AD9854在无线电罗盘模拟信号中的应用摘要：无线电罗盘是重要的机载电子设备，对其及时有效的检测是飞机飞行安全的可靠保证。直接数字频率合成是一种重要的频率合成技术，具有分辨率高、频率变换快、应用广泛等优点。本文在说明DDS的基本原理以及DDS芯片AD9854工作特点的基础上,介绍了利用该芯片设计的一种信号发生器，将其用于无线电罗盘的检测，并给岀了AD9854和单片机的硬件接口电路以及部分程序代码。关键词：无线电罗盘直接数字频率合成AD9854芯片单片机中图分类号：V241.6文献标识码：A文章编号:1007

2、-9416(2011)12-0063-03DDSfDirectDigitalSynthesis)是继直接频率合成技术和锁相环式频率合成技术之后的第三代频率合成技术，又称为直接数字频率合成(DDFS)oDDS的频率/相位/幅度可编程，用DDS可以完成ASK、FSK、MSK、PSK、QAM、QPSK等调制。随着超高速Si、GaAs器件的发展，DDS输出带宽受限的缺点正在逐渐被克服，再结合单片机等的控制，DDS在射频电路中的应用越来越广泛[1,2]o本文在简要说明DDS的基本原理和DDS芯片AD9854工作特点的基础上，介绍了

3、利用该芯片设计的一种信号发生器，可将其用于无线电罗盘的检测，同时还给出了AD9854和单片机的硬件接口电路以及所设计的部分程序代码。1、无线电罗盘接收机的工作原理1.1基本组成无线电罗盘由接收机、控制箱、环形天线、均衡器、罗差补偿器、连接电缆、垂直天线及指示器等部分组成⑶。1.2主要功用无线电罗盘的主要功用是自动定向。与其他设备配合，可以测出偏流角，求出风向、风速等航行数据；在能见度不好时，还可以与无线电高度表、信标接收机等配合，进行仪表着陆等。1.3定向原理1.3.1环形天线的方向性当环形天线的环面对准电波来向，即电波

4、的交变磁通不穿过环面时，它就没有感应电势输出；当环面偏离电波来向，即电波的交变磁通部穿过环面时，它就产生感应电势输出，而且偏左与偏右时其感应电势的相位相反。另外，在360。方位内，环形天线有两个接收零点，使接收信号为零。导航台可以在飞机正前方，也可以在飞机正后方。这说明，只用一个环形天线定向，可能出现180。误差。所以还必须增加一个垂直天线。1.3.2垂直天线的方向性导航台发射的无线电波，对垂直天线来说，在水平面上不论电波从哪个方向来，根据电磁感应原理，垂直天线都能产生感应电势。当导航台的发射功率和到天线的距离一定时，天

5、线对任何方向来的电波，所产生的感应电势都一样大。1.3.3环形天线信号与垂直天线信号的叠加根据电磁理论的有关知识可知，垂直天线感应电势的相位与电波场强的相位是同相的，而环形天线感应电势的相位与电波场强的相位相差90°。将垂直天线信号与经过移相90°以后的环形天线信号叠加，不管两个信号是同相还是反相，都可以克服单用环形天线定向时的不确定性。2、DDS的工作原理直接数字频率合成器（DDS）由相位累加器、正弦查询表、数/模转换器（DAC）和低通滤波器（LPF）组成，结构框图如图1所示。3、AD9854的特性3.1AD9854基

6、本结构框图AD9854是一种采用先进的DDS技术的数字频率合成器芯片，芯片内部包括一个带48位相位累加器的NCO、可编程的基准时钟倍频器、反向sine滤波器、数字倍频器、两个12位/300MHzDACs＞高速模拟比较器和接口逻辑电路。其基本结构框图如图2所示［4］。3.2AD9854的工作特点AD9854创新的高速DDS核可提供48bit的频率分辨率（300MHz系统时钟，1MHz的调谐分辨率）。AD9854电路可产生150MHz的输出信号，能以108/s的速率进行数位调谐。余弦波（外部滤波）输出可以通过内部比较器而转换

7、为方波，作为灵活的时钟发生器使用。芯片内部提供了两个14位相位寄存器，并为BPSK操作提供了一个单独控制引脚端。对于更高要求的PSK（相移键控）操作，用户可以使用I/O接口进行相位编程。12位的余弦DAC,结合了更新的DDS结构,提供极好的宽带或者窄带输出SFDRo12位的数字倍频器允许可编程振幅调制，余弦DAC输出精确的振幅。芯片内部有一个可编程的（4〜20）XRFECLK倍频器可以通过一个较低频率的外部基准时钟产生300MHz的内部时钟。外部的300MHz时钟可以有单端或差分输入形式提供。AD9854的控制接口简单，

8、可以采用300MHz的串行2线式或3线式SPI兼容接口或100MHz的并行8bit编程接口。AD9854使用独立的电源，具有多级低功耗控制功能。AD9854采用LQFP80封装。若接上一个精密的时钟源，AD9854可以产生一个非常稳定的、频率和相位振幅可编程的余弦输出，可以在通信、雷达等应用中作本机振荡器。AD985