信息科技
作者：王軍波
摘要 本文采用DDS技術，利用FPGA實現多種模式信號源的設計。在介紹了多模式信號源的係統整體設計之後，對係統軟硬件進行了設計。該設計方案能夠滿足性能指標要求，具有可行性。
關鍵詞 多模式信號源；DDS；FPGA
中圖分類號TN91 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）48-0193-02
無線通信技術的不斷發展使得其對信號質量的要求也越來越高。高精度的信號源對通信係統、電子對抗以及各種電子測量技術十分重要【1】。本文設計的多模式信號源能夠產生四種不同模式的信號自由組合輸出。這種模式體現了軟件無線電設計思想與構架，可以說是今後通信係統設計的一種方向。
1 係統總體設計
本文實現的多模式信號源係統能夠提供四種不同模式的信號輸出，該係統可以根據用戶的需求進行自定義的設置，並具有產生複雜信號的功能。係統的設計注重體係結構的通用性、開放性以及全麵可編程性，因此，實現新的功能時，可以通過更新軟件來改變硬件的配置結構，這種情況下，用戶隻需要輸入不同模式信號的參數，就可以實現相應的功能。本文設計的多模式信號源係統實質上就是和一個基於CPU+DDS結構的硬件平台，在這個硬件平台上能夠實現各種模擬調製以及數字調製的通用軟件算法。調製具有可編程性，另外，調製製式、比特速率、輸出中頻都可以根據需求進行調節。
2 硬件設計
2.1硬件整體結構
多模式信號源的整體結構包括控製信號輸入接口模塊，信號處理模塊，D/A轉換模塊、線性放大器模塊，射頻輸出口選擇模塊等。其中，控製信號輸入接口模塊的功能就是進行係統信號配置，例如配置信號源實現哪種模式；信號處理模塊的功能就是進行信號配置以及產生DDS信號。
2.2 D/A轉換模塊設計
隨著采樣頻率的增加，D/A轉換輸出端的階梯寬度以及產生的諧波和雜散分量與采樣頻率有關，采樣頻率越高，輸出端的階梯寬度就越小，諧波和雜散分量也就越小。但由於器件成本、技術能力的限製以及D/A轉換的非理想特性會嚴重影響D/A轉換輸出信號的信噪比以及D/A轉換輸出的無寄生動態範圍SFDR，所以需要采用比較先進的D/A轉換器件。
本係統選擇的是AD公司的AD9856，它是AD公司生產的具有高集成度的DDS電路器件，該電路器件包含若幹單元，有數據輸入口、過采樣濾波、正交調製、D/A轉換和串行控製口SPI等單元。用戶可以通過一個串行口實現對AD9856的參數控製，對參數的控製非常廣泛，主要包括對該器件的串口狀態設置、工作寄存器選定、對係統工作模式的設置、輸入數據形式設置、輸出波形頻譜設置、對AD9856器件的時鍾設置、載波頻率設置等設置。
2.3 線性放大器設計
通信係統中必不可少的就是放大器，同樣本係統也需要進行線性放大器的設計。本係統選用的是ADI公司生產的AD8320，它是一種數字控製可編程可變增益線性放大器，尤其適宜於多點或多參量係統，由於具有增益可控的特點，經常用在通信設備中。
AD8320放大器是8位的數字控製增益放大器，其增益的變化範圍為-10dB~26dB，具有線性連續變化的特點，該放大器的增益誤差為±0.20dB，其輸入阻抗與輸出阻抗分別為220Ω、75Ω，帶寬最高能達到150MHz，內部電平為1.2V，並且具有低噪聲、低失真、高功率、增益緩衝固定的優點。該放大器的作用就是按照單片機控製的增益將信號輸出。
2.4 射頻輸出模塊設計
本係統需要有兩種輸出方式，固定頻率輸出和變頻形式輸出。當輸出信號的中心頻率高於60MHz時，均以80MHz的頻率固定輸出；當輸出信號頻率低於60MHz時，就會以變頻的形式輸出。兩種輸出方式決定係統必須有射頻開關。射頻輸出模塊就是實現的此功能，在本係統，選擇了M/A-COM公司生產的SW338開關芯片。它性能十分優越，非常適合用於射頻開關。它具有超低功耗和優越的隔離度等特點，這些特點使得該開關芯片廣泛應用於現代通信係統中。