DDS技術(shù)和單片機設(shè)計的射頻信號干擾器

1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 DDS技術(shù)和單片機設(shè)計的射頻信號干擾器 文中介紹的干擾器能夠產(chǎn)生3種干擾信號：隨機干擾、點頻干擾和掃頻干擾，其中點頻干擾和掃頻干擾是基于單片機對DDS芯片AD9852的控制產(chǎn)生，整個系統(tǒng)的控制靈活、高效。測試結(jié)果說明，系統(tǒng)能夠準確產(chǎn)生所需要的干擾信號，滿足抗干擾性能測試的需要。雖然本設(shè)計產(chǎn)生的干擾信號位于406 MHz頻段，但這樣的電路構(gòu)造也可用于其它頻段(需修改VCO、PLL等電路)，例如手機通信頻段，因此本電路構(gòu)造對其它頻段的應(yīng)用同樣具有借鑒意義。 隨著電子設(shè)備的使用越來越普遍，電子設(shè)備之間的干擾問題也越來越突出，特別是通信設(shè)備的干擾問題，這使得電路工程師在

2、電子產(chǎn)品的設(shè)計過程中不得不考慮設(shè)備的抗干擾問題，并且有必要對通信設(shè)備的抗干擾能力開展測試。文中介紹的射頻信號干擾器可用于測試通信設(shè)備的抗干擾能力，能夠產(chǎn)生如下3種干擾： 1)隨機干擾。在目標頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生頻率隨機的干擾信號，湮沒目標頻率，也會降低信噪比，形成對正常通信的壓制。 2)點頻干擾。在已知目標頻率的情況下，瞄準目標頻率輸出干擾信號，產(chǎn)生對目標通信的壓制效果。 3)掃頻干擾。在目標頻率范圍內(nèi)開展頻率掃描，當干擾信號頻率與通信頻率的碰撞概率到達一定數(shù)值時，就會影響通信的信噪比，導(dǎo)致誤碼率增加，產(chǎn)生有效干擾。 射頻信號干擾器的設(shè)計基于DDS技術(shù)和鎖相環(huán)(PLL)技術(shù)，通過單片機開展控制，能夠

3、產(chǎn)生分辨率極高的干擾頻率，控制方便、靈活。 1硬件電路設(shè)計 射頻信號干擾器原理框圖如圖1所示，當微波開關(guān)接通406.0406.1 MHZVCO時，輸出隨機干擾噪聲;當微波開關(guān)接通BPF時，輸出點頻干擾或掃頻干擾噪聲。 圖1：硬件系統(tǒng)原理框圖 1.1隨機干擾 基帶噪聲信號源的隨機電壓噪聲施加到VCO的電壓控制端，產(chǎn)生噪聲調(diào)頻信號。406.0406.1 MHZVCO輸出信號的頻率表示為： vco=o+Kvco(Vo+Anu(t) (1) 式中：o為控制電壓為零時VCO輸出頻率，Kvco為VCO電壓控制增益，Vo為直流控制電壓，An為噪聲放大電路增益，u(t)為基帶噪聲信號。 當微波開關(guān)選通隨機噪聲

4、輸出時，輸出信號為 Vo(t)=KSKAUvcoCOS(o+Kvco(Vo+Anu(t) (2) 式中：KS為微波開關(guān)增益，KA為放大器增益，Uvco為VCO輸出信號幅度。干擾機的輸出為調(diào)頻噪聲，噪聲幅度為KSKAUvco，噪聲的中心頻率為o+Kvco(Vo，噪聲頻譜的范圍取決于Anu(t)的幅度。 1.2點頻干擾與掃頻干擾 點頻干擾與掃頻干擾通過單片機控制DDS專用芯片AD9852實現(xiàn)，AD9852具有功耗低，相位累加器位數(shù)高，可產(chǎn)生高頻率的正弦波等優(yōu)點。 DDS輸出頻率： f0=KFfc/2N (3) 其中，KF為頻率控制字，fc為外部參考時鐘的頻率，為DDS相位累加器位數(shù)。AD9852的

5、頻率控制字為48bit，即N=48。 輸出頻率分辨率由以下公式?jīng)Q定： f=fc/2N (4) 根據(jù)Nyquist定理，DDS外部參考時鐘頻率至少是輸出頻率的2倍(f0/2)，但工程應(yīng)用中，一般將參考頻率設(shè)為輸出頻率的5倍以上。本設(shè)計中參考頻率為97.5MHz，將的值代入式(4)，得DDS輸出信號的頻率分辨率為3.5 10-7Hz。 AD9852內(nèi)置12bit DAC，其輸出模擬信號頻譜中除f0外還帶有fc、fcf0等頻率分量(fc一f0的頻率)，需設(shè)計一個LPF將其濾除，此處采用了圖2所示的七階Butterworth低通濾波器,對該濾波器使用ADS仿真的結(jié)果如圖3所示，81 MHz處的衰減到達

6、- 80.683 dB。 圖2：七階butterwoth低通濾波器 圖3：濾波器仿真結(jié)果 2軟件設(shè)計 AD9852的控制一般采用SPI口，普通的MCS51單片機不帶SPI 13，需要用P1 13模擬SPI口，并提供IOUD CLK和FSK信號。 AD9852 提供了5種工作模式：Single tone、FSK、Ramped FSK、Chirp、BPSK。Single tone模式輸出單一頻率，Ramped FSK模式和Chip模式可以產(chǎn)生掃頻信號，本設(shè)計采用Ramped FSK模式，輸出頻率的波形如圖4所示。 圖4：Ramped FSK模式輸出波形 圖5：軟件主程序流程圖 單片機軟件主程序流程圖如圖5所示。單片機通過微波開關(guān)來選擇隨機干擾模式或點頻干擾，掃頻干擾模式，通過向DDS寫控制字來控制DDS的輸出模式。對式(3)開展變換得到頻率控制字： KF=f0 2N/fc (5) 例如，輸出頻率為16.0 MHz時，KF = 46 190 765 408928=(2A