專利名稱：一種超奈奎斯特應(yīng)用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，尤其是關(guān)于在超奈奎斯特區(qū)間基于DDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)高速2CPFSK數(shù)字調(diào)制的裝置。
背景技術(shù)：
目前，公知的無(wú)人機(jī)數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)中，2CPFSK數(shù)字調(diào)制裝置的輸出是中頻70MHz，較低的中頻限制了 2CPFSK數(shù)字調(diào)制裝置的帶寬和傳輸速率，例如在文獻(xiàn)《AD9854在無(wú)人機(jī)無(wú)線電測(cè)控系統(tǒng)中的應(yīng)用》中給出的2CPFSK調(diào)制器的輸出頻率為70MHz，基帶信號(hào)碼速率為
2.048Mbps。其次、由于中頻較低使2CPFSK信號(hào)發(fā)射裝置的上變頻次數(shù)增多，發(fā)射裝置的體積增大，嚴(yán)重制約裝置的小型化設(shè)計(jì)，限制其應(yīng)用范圍，尤其是空間狹小的無(wú)人機(jī)機(jī)載環(huán)境。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)2CPFSK調(diào)制裝置輸出的頻率低、傳輸速率低的不足，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用DDS技術(shù)實(shí)現(xiàn)的高速2CPFSK數(shù)字調(diào)制裝置，該裝置應(yīng)用DDS的超奈奎斯特頻率信號(hào)，直接輸出頻率可達(dá)L波段(或更高)，并提高帶寬和傳輸速率，減少了公知中頻70MHz的2CPFSK信號(hào)發(fā)射裝置的上變頻次數(shù)，降低了其發(fā)射裝置的尺寸。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是包括基帶信號(hào)接收電路、DDS電路、頻率參考源、差分LVPECL發(fā)射器、單片機(jī)和帶通濾波器。所述基帶信號(hào)接收電路為RS-422、RS-485等高速信號(hào)接收器，亦可以是高速接口轉(zhuǎn)換電路，要求基帶信號(hào)接收電路輸出端口與DDS電路連接的端口的電平相兼容?；鶐盘?hào)進(jìn)入基帶信號(hào)接收電路，基帶信號(hào)接收電路的輸出接到DDS電路。所述的頻率參考源的輸出接差分LVPECL發(fā)射器，差分LVPECL發(fā)射器接收頻率參考源的時(shí)鐘信號(hào)并轉(zhuǎn)換成差分LVPECL電平輸出。所述的差分LVPECL發(fā)射器接DDS電路，為DDS電路提供參考頻率，在DDS電路內(nèi)把參考頻率倍頻到小于等于IGHz頻率作為DDS電路的系統(tǒng)時(shí)鐘。所述的DDS電路選用ADI公司的專用DDS集成芯片AD9957，該DDS芯片內(nèi)部集成IGSPS采樣率DAC。所述的單片機(jī)是用來(lái)配置DDS內(nèi)部的ProfileO寄存器和Profilel寄存器，單片機(jī)配置DDS芯片工作在單音頻模式，并在ProfileO寄存器和Profilel寄存器分別寫入2CPFSK調(diào)制所需的兩個(gè)頻率的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)。所述的DDS電路接收基帶信號(hào)接收電路的信號(hào)，當(dāng)接收信號(hào)為低電平時(shí)選擇ProfiIeO寄存器的頻率內(nèi)容作為DDS電路的輸出；當(dāng)接收信號(hào)為高電平時(shí)選擇Profilel寄存器的頻率內(nèi)容作為DDS電路的輸出。所述的DDS電路輸出接帶通濾波器的輸入，經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾除帶外頻率成分的DDS電路輸出信號(hào)即為所需頻率的2CPFSK調(diào)制信號(hào)。本實(shí)用新型的有益效果是由于采用了系統(tǒng)時(shí)鐘為IGHz的DDS芯片，可以在DAC的奈奎斯特區(qū)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高達(dá)400MHz的2CPFSK調(diào)制信號(hào)；而在DAC的超奈奎斯特區(qū)間可實(shí)現(xiàn)L波段(或更高)的2CPFSK調(diào)制信號(hào)。本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)2CPFSK調(diào)制裝置輸出的中頻低、傳輸速率低的不足。

圖I是本實(shí)用新型的示意圖；圖2是碼率33. 6Mbps基帶信號(hào)在基頻350MHz的2CPFSK調(diào)制頻譜圖；圖3是碼率33. 6Mbps基帶信號(hào)在第一鏡頻630MHz的2CPFSK調(diào)制頻譜圖；圖4是碼率33. 6Mbps基帶信號(hào)在第二鏡頻1330MHz的2CPFSK調(diào)制頻譜圖；圖5是碼率33. 6Mbps基帶信號(hào)在第三鏡頻1610MHz的2CPFSK調(diào)制頻譜圖；圖6是碼率67. 2Mbps基帶信號(hào)在基頻350MHz的2CPFSK調(diào)制頻譜圖；圖I中，I-基帶信號(hào)，2-基帶信號(hào)接收電路，3-DDS電路，4_頻率參考源，5_差分LVPECL發(fā)射器，6-單片機(jī)，7-帶通濾波器，8-2CPFSK調(diào)制信號(hào)。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是包括基帶信號(hào)接收電路、DDS電路、頻率參考源、差分LVPECL發(fā)射器、單片機(jī)和帶通濾波器。所述基帶信號(hào)接收電路為RS-422、RS-485等高速信號(hào)接收器，亦可以是高速接口轉(zhuǎn)換電路，要求基帶信號(hào)接收電路輸出端口與DDS電路連接的端口的電平相兼容?；鶐盘?hào)進(jìn)入基帶信號(hào)接收電路，基帶信號(hào)接收電路的輸出接到DDS電路。所述的頻率參考源的輸出接差分LVPECL發(fā)射器，差分LVPECL發(fā)射器接收頻率參考源的時(shí)鐘信號(hào)并轉(zhuǎn)換成差分LVPECL電平輸出。所述的差分LVPECL發(fā)射器接DDS電路，為DDS電路提供參考頻率，在DDS電路內(nèi)把參考頻率倍頻到小于等于IGHz頻率作為DDS電路的系統(tǒng)時(shí)鐘。所述的DDS電路選用ADI公司的專用DDS集成芯片AD9957，該DDS芯片內(nèi)部集成IGSPS采樣率DAC。所述的單片機(jī)是用來(lái)配置DDS內(nèi)部寄存器，單片機(jī)配置DDS芯片工作在單音頻模式，并在ProfileO寄存器和Profilel寄存器分別寫入2CPFSK調(diào)制所需的兩個(gè)頻率的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)。所述的DDS電路接收基帶信號(hào)接收電路的信號(hào)，當(dāng)接收信號(hào)為低電平時(shí)選擇ProfileO寄存器的頻率內(nèi)容作為DDS電路的輸出；當(dāng)接收信號(hào)為高電平時(shí)選擇Profilel寄存器的頻率內(nèi)容作為DDS電路的輸出。所述的DDS電路輸出接帶通濾波器的輸入，經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾除帶外頻率成分的DDS電路輸出信號(hào)即為所需頻率的2CPFSK調(diào)制信號(hào)。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。裝置實(shí)施例參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的裝置包括基帶信號(hào)接收電路2、DDS電路3、頻率參考源4、差分LVPECL發(fā)射器5、單片機(jī)6、帶通濾波器7。所述基帶信號(hào)接收電路2接DDS電路3。所述的DDS電路3接差分LVPECL發(fā)射器
5、單片機(jī)6和帶通濾波器7。所述的差分LVPECL發(fā)射器5接頻率參考源4。基帶信號(hào)I進(jìn)入基帶信號(hào)接收電路2的接收端，基帶信號(hào)接收電路2的輸出端接DDS電路3的Pin 54腳。所述的DDS電路3的Pin 79端接24. 9歐姆電阻，Pin 80的接到帶通濾波器7 ;所述的帶通濾波器7的作用是選擇需要的基頻或鏡頻，抑制其他頻率成分。所述的頻率參考源4的輸出頻率為20MHz、輸出波形為3. 3V HCMOS電平。所述的差分LVPECL發(fā)射器5接收頻率參考源4的時(shí)鐘信號(hào)，差分LVPECL發(fā)射器5的差分LVPECL輸出端接DDS電路3的Pin 90,Pin 91管腳，為DDS電路3提供參考頻率，并在DDS電路3內(nèi)倍頻到980MHz作為系統(tǒng)時(shí)鐘。所述的單片機(jī)6完成配置DDS電路3的內(nèi)部寄存器配置。所述的DDS電路3選用專用DDS集成芯片AD9957。單片機(jī)6配置DDS芯片工作在單音頻模式，并在ProfileO寄存器和Profilel寄存器分別寫入2CPFSK調(diào)制所需的兩個(gè)頻率的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，這里配置AD9957輸出中心頻率為350MHz。DDS電路3接收基帶信號(hào)接收電路2的信號(hào)，當(dāng)接收信號(hào)為低電平時(shí)選擇ProfileO寄存器的頻率內(nèi)容作為DDS電路的輸出；當(dāng)接收信號(hào)為高電平時(shí)選擇Profilel寄存器的頻率內(nèi)容作為DDS電路的輸出。DDS電路3的輸出接帶通濾波器7輸入，帶通濾波器7輸出即為所需頻率的2CPFSK調(diào)制信號(hào)8。由公知的DDS技術(shù)可知，數(shù)字信號(hào)最后通過(guò)DAC數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成模擬信號(hào)。DAC輸出的信號(hào)頻率為fi = mfs±f。，(m = 0，1，2，· · ·)，fs為DAC的采樣率，為期望的輸出頻率，f。為基頻。理論上要求基頻小于O. 5fs，否則基頻和鏡頻會(huì)重疊；在工程應(yīng)用上考慮鏡頻抑制濾波器的實(shí)現(xiàn)難度，一般最大基頻選取O. 4fs。fs_f。為第一鏡頻，fs+f。為第二鏡頻，2fs-f。為第三鏡頻，以此類推。當(dāng)fs為980MHz，基頻為350MHz時(shí)，輸出調(diào)制信號(hào)頻譜圖結(jié)果見圖2 5。圖2 5驗(yàn)證了輸出頻率達(dá)到了 L波段，圖2 5分別是基頻350MHz、第一鏡頻630MHz、第二鏡頻1330MHz和第三鏡頻1610MHz的2CPFSK調(diào)制信號(hào)頻譜圖，遠(yuǎn)高于70MHz。圖6是碼率67. 2Mbps基帶信號(hào)在基頻350MHz的2CPFSK調(diào)制信號(hào)頻譜圖，驗(yàn)證了2CPFSK數(shù)字調(diào)制裝置的高速傳輸能力。權(quán)利要求1.一種超奈奎斯特應(yīng)用裝置，包括基帶信號(hào)接收電路、DDS電路、頻率參考源、差分LVPECL發(fā)射器、單片機(jī)和帶通濾波器，其特征在于基帶信號(hào)通過(guò)基帶信號(hào)接收電路輸出到DDS電路，差分LVPECL發(fā)射器接收頻率參考源的時(shí)鐘信號(hào)并轉(zhuǎn)換成差分LVPECL電平輸出，為DDS電路提供參考頻率，在DDS電路內(nèi)把參考頻率倍頻到小于等于IGHz頻率作為DDS電路的系統(tǒng)時(shí)鐘；單 片機(jī)配置DDS內(nèi)部的ProfileO寄存器和Profilel寄存器工作在單音頻模式，并在ProfileO寄存器和Profilel寄存器分別寫入2CPFSK調(diào)制所需的兩個(gè)頻率的十六進(jìn)制數(shù)據(jù)，當(dāng)接收信號(hào)為低電平時(shí)選擇ProfiIeO寄存器的頻率內(nèi)容作為DDS電路的輸出，當(dāng)接收信號(hào)為高電平時(shí)選擇Profilel寄存器的頻率內(nèi)容作為DDS電路的輸出；DDS電路的輸出經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾除帶外頻率成分，即為所需頻率的2CPFSK調(diào)制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超奈奎斯特應(yīng)用裝置，其特征在于所述的基帶信號(hào)接收電路為RS-422、RS-485高速信號(hào)接收器或高速接口轉(zhuǎn)換電路，基帶信號(hào)接收電路輸出端口與DDS電路連接的端口的電平相兼容。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超奈奎斯特應(yīng)用裝置，其特征在于所述的DDS電路選用ADI公司的專用DDS集成芯片AD9957，該DDS芯片內(nèi)部集成IGSPS采樣率DAC。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超奈奎斯特應(yīng)用裝置，基帶信號(hào)通過(guò)基帶信號(hào)接收電路輸出到DDS電路，差分LVPECL發(fā)射器接收頻率參考源的時(shí)鐘信號(hào)，為DDS電路提供參考頻率，單片機(jī)配置DDS內(nèi)部寄存器，當(dāng)接收信號(hào)為低電平時(shí)選擇Profile0寄存器的頻率內(nèi)容作為DDS電路的輸出，當(dāng)接收信號(hào)為高電平時(shí)選擇Profile1寄存器的頻率內(nèi)容作為DDS電路的輸出；DDS電路的輸出經(jīng)過(guò)帶通濾波器濾除帶外頻率成分，即為所需頻率的2CPFSK調(diào)制信號(hào)。本實(shí)用新型直接輸出頻率可達(dá)L波段或更高，并提高帶寬和傳輸速率，減少了公知2CPFSK信號(hào)發(fā)射裝置的上變頻次數(shù)，降低了發(fā)射裝置的尺寸。
文檔編號(hào)H04L25/03GK202488484SQ20122010336
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者孫文友, 張小林, 張朋, 樊立明, 胡永紅 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)