AD9856在短波信號發(fā)生中的應用

1 引言
通信信號是研制通信設備和模擬通信電磁環(huán)境的重要環(huán)節(jié)。短波通信是一種目前廣泛應用的通信方式。短波信號也是信號發(fā)生器設計的重要環(huán)節(jié)。AD9856是美國模擬器件公司生產的一款DDS調制器，其內部集成高速DDS、12 bitD／A轉換器、時鐘倍頻、數字濾波等功能，適用于通信信號的上變頻應用。這里給出利用AD9856設計的基于正交調制方法的短波信號發(fā)生系統(tǒng)，從而為通信信號的設計提供參考。

2 短波信號簡介
短波通信是無線電通信的一種。波長介于50-10 m，頻率范圍為6~30 MHz。發(fā)射電波要經電離層的反射才能到達接收設備，其通信距離較遠，因此，短波通信是遠程通信的主要手段。由于電離層的高度和密度易受晝夜、季節(jié)、氣候等因素影響，所以短波通信的穩(wěn)定性較差，噪聲較大。
短波是唯一不受網絡樞鈕和有源中繼體制制約的遠程通信手段，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭或災害，各種通信網絡甚至衛(wèi)星都可能受到破壞和攻擊。無論哪種通信方式，其抗毀能力和自主通信能力都無法與短波相比；特別是在山區(qū)、戈壁、海洋等地區(qū)．超短波無法覆蓋，主要依靠短波；與衛(wèi)星通信相比，短波通信不用支付話費，運行成本低。因此，盡管當前新型無線電通信系統(tǒng)不斷涌現，但短波通信仍然受到普遍關注，不僅沒有淘汰，而且還在快速發(fā)展。
近年來，短波通信技術獲得長足發(fā)展。它可廣泛應用于電報、電話、低速傳真通信和廣播等方面。因此，短波信號是構建短波通信環(huán)境的基礎，對短波通信設備的研制和電磁環(huán)境的模擬具有重要意義。

3 短波信號發(fā)生模塊的工作原理
傳統(tǒng)的短波信號發(fā)生是基帶信號通過上變頻方式調制中頻,再調制到射頻。在每一級調制后還要有相應的濾波網絡．從中篩選出需要發(fā)生的射頻。但是此方法，往往硬件設計復雜，涉及的濾波網絡規(guī)模較大，投入成本也較大。而另一種改進的短波信號發(fā)生方法是利用正交調制的原理。對于任意調制窄帶通信信號_引，都可以表示為：

式中：幅度r(t)和相位θ(t)表征基帶信號的特征。
將式(1)展開可得

令l(t)=r(t)cosθ(t)，Q(t)=r(t)sinθ分量和載頻信號正交相乘，就可生成任意調制信號。因此，將計算機生成的話音、數據、圖像、視頻等基帶信號經計算機運算后，產生基帶信號的I、Q分量，I、Q分量再與外部DDS產生的短波載頻信號正交相乘，產生短波通信信號。利用該思想設計的短波信號發(fā)生模塊原理圖如圖1所示。

4 AD9856簡介
AD9856是美國模擬器件公司生產的一款DDS調制器，其內部集成有高速DDS模塊、高速高性能12 bit D／A轉換器模塊、時鐘倍頻電路、數字濾波和其他DSP功能，可用于通用I／Q調制器和耗散、動態(tài)特性、價格、尺寸等要求較嚴格的上變頻通信應用。
AD9856的功能框圖如圖2所示。從功能上，AD9856可分為去復用和串并轉換、4×到8×可選內插半帶濾波、2×到63×可選內插濾波、4×到20×可編程倍頻、DDS和控制電路、正交調制器、反正弦濾波、12 bit D／A轉換器等模塊構成。其中，去復用和串并轉換模塊是將輸入的復用數據分解，把I、Q串行數據變換為I、Q并行的數據組。DDS和控制功能模塊接收器件的控制字，在控制字的作用下產生相應的頻率數據．并將頻率數據以正弦、余弦兩種形式傳輸給正交調制器。正交調制器將經內插處理的I、Q數據分別和DDS產生的兩個相差90°的正交載頻數據相乘，然后相加合成，產生輸出信號的數據。12 bit D／A轉換器模塊將輸出信號的數據經反正弦濾波處理后轉換為輸出的模擬信號。其他的4×到8×可選內插半帶濾波、2×到63×可選內插濾波、反正弦濾波相應地起到提高D／A轉換精度和波形變換作用。