500kw短波发射机频率合成器（rh040型）硬件设计及实现

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1、500kW短波发射机频率合成器（RH040型）硬件设计及实现500k，产生S位对应信号波形的数字序列S（n），再由数/模转换器（DAC）将其转化为阶梯模拟电压波形S（t），最后由低通滤波器LPF平滑为正弦波输出。频率控制字FCSPS)，能输出理想的频率范围为DC~200MHz模拟正弦波，无杂散动态范围(SFDR)达到80dBc，相位噪声优于-120dBc/Hz。其指标完全满足频率合成器的技术要求，所以在频率合成器系统中最终采用了AD9954芯片。下面就RH040型频率合成器的应用设计做一简要介绍。2.

2、1AD9954简介AD9954是采用先进的DDS技术开发的高集成度DDS器件。它内置高速、高性能D/A转换器及超高速比较器，可用为数字编程控制的频率合成器，能产生200MHz的模拟正弦波。AD9954内含1024×32静态RAM，利用该RAM可实现高速调制，并支持几种扫频模式。AD9954可提供自定义的线性扫频操作模式，通过AD9954的串行I/O口输入控制字可实现快速变频且具有良好的频率分辨率。其应用范围包括灵敏频率合成器、可编程时钟发生器、雷达和扫描系统的FM调制源以及测试和测量装置等。AD995

3、4的内部结构主要特性：1.内置400MSPS时钟；2.内含14位DAC；3.相位、幅度可编程；4.有32位频率转换字；5.可用串行I/O控制；6.内置超高速模拟比较器；7.可自动线性和非线性扫频；8.内部集成有1024×32位RAM；9.采用1.8V电源供电；10.可4～20倍倍频；11.支持大多数数字输入中的5V输入电平；12.可实现多片同步。2.2检波部分AD8362的主要元件是一个可变增益放大器(VGA)，它包含电压控制衰减器、固定增益放大器、低动态范围均方根直流转换器和误差放大器。输入信号施加

4、于VGA。VGA的输出施加于低动态范围均方根直流转换器。此检波器的输出与VGA输出信号的均方根电压成比例。固定参考电压也称为目标电压，施加于完全相同的另一个低动态范围均方根直流转换器。两个检波器的输出施加于误差放大器/积分器，以产生误差信号。误差放大器的输出施加于VGA的增益控制输入端。VGA的增益控制传递函数是负向的，即增大电压将减小增益。将小输入信号施加于该电路时，信号路径检波器的输出电压将很小，导致驱动VGA的误差信号越来越小。此误差信号将继续减小，而VGA增益则不断增大，直到信号链检波器的输出

5、与参考检波器的输出相等。同样，大输入信号会产生越来越大的误差信号，导致VGA的增益减小，直到信号路径检波器的输出电压与参考检波器的输出电压相等。无论是何种情况，当系统达到均衡时，均方根直流转换器的输入电压均会建立在相同的值。因此，低动态范围均方根直流转换器只需非常小的工作范围便可使该电路工作。2.3C8051F020控制芯片简介2.3.1C8051F020的功能C8051F020是Cygnal出的一种混合信号系统级单片机（片上系统SOC），片内含CIP－51的CPU内核，它的指令系统与MCS－51完全

6、兼容；其中的C8051F020单片机含有64kB片内Flash程序存储器、4352B（256B+4KB）的RAM；8个I／O端口共64根I／O口线大量减少了外部连线和器件扩展；一个12位A／D转换器和一个8位A／D转换器以及一个双12位D／A转换器；2个比较器、5个16位通用定时器、5个捕捉／比较模块的可编程计数／定时器阵列、看门狗定时器、VDD监视器和温度传感器等部分；C8051F020单片机支持双时钟，其工作电压范围为2.7～3.6V（端口I/O,RST和JTAG引脚的耐压为5V）。2.3.2运行

7、速度C8051F020的指令运行速度是一般80C51系列单片机的10倍以上。因为其CIP-51中采用了流水线处理结构，已经没有了机器周期时序，指令执行的最小时序单位为系统时钟，大部分指令只要1～2个系统周期即可完成。又由于其时钟系统比80C51的更加完善，有多个时钟源，且时钟源可编程，时钟频率范围为0～25MHz，当CIP-5l工作在最大系统时钟频率25MHz时，它的峰值速度可以达到25MI／s，C8051F020已进入了8位高速单片机行列。2.3.3I／O端口的配置方式C8051F020拥有8个8位

8、的I／O端口，大量减少了外部连线和器件扩展，有利于提高可靠性和抗干扰能力。其中低4个I／O端口除可作为一般的通用I／O端口外，还可作为其他功能模块的输入或输出引脚，它是通过交叉开关配置寄存器XBR0、XBR1、XBR2(各位名称及格式如表1所示)选择并控制的，它们控制优先权译码选择开关电路，可将片内的计数器／定时器、串行总线、硬件中断、比较器输出及其它的数字信号配置为在端口I／O引脚出现，这样用户可以根据自己的特定需要选择所需的数字资源和通用I／O口。数