AD9857電力線通信發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用
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在本系統(tǒng)中將AD9857配置為正交工作模式，需要設(shè)置的寄存器組共有8個(gè)，地址為00h～07h，另外的18個(gè)寄存器與該工作模式無(wú)關(guān)，因而無(wú)需設(shè)置。串口中一個(gè)通信周期最多只能傳輸4個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，因此，應(yīng)分兩個(gè)通信周期完成寄存器組的寫入。在兩個(gè)通信周期中，第一個(gè)指令字節(jié)和其中四個(gè)字節(jié)寄存器數(shù)據(jù)組成第一個(gè)通信周期；第二個(gè)指令字節(jié)和另四個(gè)字節(jié)寄存器數(shù)據(jù)組成第二個(gè)通信周期。
內(nèi)部控制寄存器地址分布范圍為00h～19h，其中00h和01h是共用的，可對(duì)AD9857的工作模式、高低位順序、鎖相環(huán)倍頻數(shù)、串口工作模式、自動(dòng)節(jié)能、CIC溢出控制處理、PLL鎖相環(huán)失效處理等運(yùn)行方式進(jìn)行設(shè)置。從02h～19h共分為4組相同結(jié)構(gòu)的寄存器，每一組長(zhǎng)度為6 byt-e，其中有存儲(chǔ)DDS的頻率控制字、CIC可編程插值濾波器的插值倍數(shù)N及輸出增益控制。各組的值可以預(yù)先設(shè)定，在AD9857工作時(shí)可以通過(guò)直接配置管腳PS0、PSl來(lái)選定所需要的功能組，從而達(dá)到快速更改工作參數(shù)的目的。
此過(guò)程需用到的計(jì)算公式有：
本系統(tǒng)參考時(shí)鐘輸入為10 MHz的單端時(shí)鐘，設(shè)置PLL時(shí)鐘倍數(shù)為PLL_MUL=4，則系統(tǒng)時(shí)鐘為SYSCLK=40 MHz。系統(tǒng)需要并口數(shù)據(jù)輸入速率為PDCLK=1．25 MHz，則根據(jù)公式：
其中CIC濾波器的插值倍數(shù)為N_CIC=8，AD9857的載波頻率為4 MHz，則混頻器DDS的輸出頻率即為fout_DDS=4 MHz，其頻率控制字寄存器FTW設(shè)置為0x19999999。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/157332.htm
3 AD9857的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程
在完成初始化后，AD9857即進(jìn)入正交調(diào)制模式。數(shù)據(jù)通過(guò)14位并行口送入。AD9857的數(shù)據(jù)傳輸接口如圖3所示。
各引腳功能為：
DO―D13：數(shù)據(jù)傳輸端口，14位并行端口；
PDCLK：輸入數(shù)據(jù)同步時(shí)鐘，2．5 MHz，由AD9857提供給FPGA；
TxENABLE：傳輸使能信號(hào)，當(dāng)信號(hào)為0時(shí)，屏蔽輸入數(shù)據(jù)，自動(dòng)在I／Q通道填0；當(dāng)信號(hào)為1時(shí)，接收數(shù)據(jù)，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)上升沿來(lái)到時(shí)，開(kāi)始接收數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)通過(guò)14位并行數(shù)據(jù)接口傳輸給AD9857，I／Q通道數(shù)據(jù)交替?zhèn)鬏?，每?jī)纱螖?shù)據(jù)傳輸匹配為一組合法的I、Q采樣數(shù)據(jù)。兩路數(shù)據(jù)再通過(guò)反轉(zhuǎn)CIC插值濾波器，預(yù)先補(bǔ)償CIC濾波器帶來(lái)的衰減。之后，數(shù)據(jù)流過(guò)插值因子為4的固定內(nèi)插濾波器和可編程CIC濾波器。其中CIC濾波器的插值率可通過(guò)寄存器設(shè)定，通常設(shè)置為4倍插值，便可經(jīng)過(guò)兩級(jí)內(nèi)插濾波器提高信號(hào)采樣率，同時(shí)低通濾波器濾除了因內(nèi)插而產(chǎn)生的鏡像頻率。最后信號(hào)進(jìn)入正交調(diào)制器，與正交載波信號(hào)進(jìn)行數(shù)字混頻(DDS)，完成上變頻處理。經(jīng)上變頻處理的信號(hào)再經(jīng)過(guò)D／A轉(zhuǎn)換，生成模擬中頻信號(hào)輸出。輸出的模擬信號(hào)通過(guò)差分信號(hào)IOUT輸出，其輸出電流范圍為0～20 mA。
4 基于AD9857的數(shù)字上變頻電路設(shè)計(jì)
基于AD9857芯片的信號(hào)上變頻處理模塊的主要任務(wù)是完成調(diào)制信號(hào)的上變頻、DAC轉(zhuǎn)換、濾波放大和處理，最后將信號(hào)經(jīng)過(guò)電力線耦合模
塊發(fā)射出去。
該設(shè)計(jì)中，AD9857外部晶振使用10 MHz，內(nèi)部經(jīng)過(guò)4倍倍頻，工作時(shí)鐘為40 MHz。內(nèi)部可編程CIC內(nèi)插系統(tǒng)為8，直接數(shù)字頻率合成器DDS產(chǎn)生4 MHz載波信號(hào)。AD9857從FPGA接收IQ兩路信號(hào)，經(jīng)過(guò)32被內(nèi)插后，與4MHz載波進(jìn)行正交調(diào)制，之后，在經(jīng)過(guò)D＼A轉(zhuǎn)換將其變?yōu)殡娏餍盘?hào)，最后使用變壓器ADTl-l把電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。由于AD9857輸出信號(hào)存在鏡頻干擾?？墒褂媚M帶通濾波器進(jìn)行信號(hào)處理，帶通濾波器通帶頻率為3 MHz-5 MHz，通帶衰減很小。最后信號(hào)經(jīng)過(guò)AD8139進(jìn)行差分放大，送入電力線耦合模塊。
5 結(jié)束語(yǔ)
文中介紹了AD9857數(shù)字上變頻芯片在電力線通信發(fā)射機(jī)中的應(yīng)用，描述了AD9857的工作原理和電路設(shè)計(jì)。通常在實(shí)際應(yīng)用中AD9857需要在FPGA的配合下使用，其參數(shù)配置往往也要根據(jù)電力線通信的具體應(yīng)用進(jìn)行設(shè)計(jì)和配置。
評(píng)論