基于AD9912鏡像頻率的應(yīng)用

在一般的DDS應(yīng)用中，由于奈奎斯特采樣定理的限制，往往取參考頻率的40％作為設(shè)計頻率，并選用低通濾波器來濾除其它頻率雜散。由于本應(yīng)用中只需利用相應(yīng)設(shè)計頻率的UHF鏡像頻率，可以不考慮設(shè)計頻率信號的性能，故本硬件系統(tǒng)的合成頻率取參考時鐘頻率的一半500 MHz。在實際得出的頻譜圖中可以看到當設(shè)計頻率為500 MHz的時候，存在鏡像頻率為1500 MHz的信號。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計
系統(tǒng)硬件模塊主要包括：基于MSP430的單片機控制模塊，基于AD9912的直接數(shù)字頻率合成模塊，選頻模塊。在實際操作中，AD9912芯片輸出的合成信號頻譜中含有大量的雜散信號分量。其中主要雜散是設(shè)計頻率的諧波和其他不需要的鏡像頻率，這些頻率分量都可通過窄帶濾波的方式去除，但是由于系統(tǒng)的不完善和電源供電諧波的影響，會存在頻率靠近1 500 MHz鏡像頻率的雜散分量。這些雜散分量往往不能被濾波器濾除掉。為避免出現(xiàn)這樣的情況，將雜散抑制作為本硬件系統(tǒng)的重點設(shè)計內(nèi)容。

2．1 AD9912及MSP430簡介
AD9912芯片是AD公司的一款具有1GSPS采樣率的DDS芯片。其內(nèi)部集成有一個14位數(shù)——模轉(zhuǎn)換器、低噪聲鎖相環(huán)、兩個雜散抑制通道，這使得該芯片有極好的雜散抑制能力，極大地降低了后續(xù)UHF鏡像頻率選頻濾波工作的難度。并可通過48位頻率控制字進行分辨率為4 μHz的頻率合成控制，因此可以通過調(diào)節(jié)頻率控制字來精確地控制頻率合成。
MSP430系列單片機是德州儀器(TI)公司的一款16位超低功耗、具有精簡指令集(RISC)的混合信號處理器(MixedSignal Processor)。該系列單片機針對實際應(yīng)用需求，將多個不同功能的模擬電路、數(shù)字電路模塊和微處理器集成在一個芯片上。其CPU采用的16位精簡指令系統(tǒng)發(fā)揮了最高編碼效率，這使得這款單片機非常適用于AD9912的控制電路。
2．2 控制模塊
本硬件系統(tǒng)的控制模塊采用MSP430x14x作為核心控制器。為實現(xiàn)對AD9912軟件控制。選擇MSP430的4個I／O端口分別控制AD9912芯片的SCLK(串行時鐘)、SDIO(串行數(shù)據(jù)輸入輸出端)、CSB(片選)、I／O_UPDATE(數(shù)據(jù)寫入控制)。為避免MSP430引入雜散，采用一個緩沖器分隔MSP430的信號與AD9912的信號。
2．3 直接數(shù)字頻率合成模塊
本硬件系統(tǒng)采用AD9912作為直接數(shù)字頻率合成模塊的核心。使用RS信號發(fā)生器產(chǎn)生1 GHz的信號作為參考頻率輸入。由于AD9912的參考頻率是采用差分輸入，所以采用巴倫(Balun)芯片完成輸入?yún)⒖夹盘柕膯味宿D(zhuǎn)雙端工作，并提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。同理在系統(tǒng)輸出端口采用一個巴倫來將差分信號雙端轉(zhuǎn)單靖信號輸出。AD9912芯片的其他管腳主要為電源輸入管腳和接地管腳。為了更好地抑制雜散，采用數(shù)字信號地和模擬信號地分開接地。由于有大量的數(shù)字電源和模擬電源為AD9912芯片供電，這就不可避免的將電源中的紋波引入到硬件系統(tǒng)中，進而直接影響到后續(xù)選頻輸出信號的雜散等性能指標，因此采用極性濾波電容濾除電源紋波。
2．4 選頻模塊
據(jù)圖2可知DDS的輸出信號中，存在著大量無用的頻率因此需要使用通帶極窄的濾波器對其進行選頻。為了以盡量少的額外衰減捕獲所需的鏡像頻率，同時顯著抑制其他雜散信號，選頻部分采用GA1500T20A窄帶聲表面波濾波器(SAW)對1 500 MHz的信號進行選頻。其通帶為1 490 -1 510 MHz，插入損耗約為2．95 dB，帶外抑制：1 300-1 440 MHz為48 dB，1 580～1 700MHz為48 dB。