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(jì)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(jì)頻率的UHF鏡像頻率，可以不考慮設(shè)計(jì)頻率信號(hào)的性能，故本硬件系統(tǒng)的合成頻率取參考時(shí)鐘頻率的一半500 MHz。在實(shí)際得出的頻譜圖中可以看到當(dāng)設(shè)計(jì)頻率為500 MHz的時(shí)候，存在鏡像頻率為1500 MHz的信號(hào)。

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)
系統(tǒng)硬件模塊主要包括：基于MSP430的單片機(jī)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(shí)際操作中，AD9912芯片輸出的合成信號(hào)頻譜中含有大量的雜散信號(hào)分量。其中主要雜散是設(shè)計(jì)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(huì)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(diǎn)設(shè)計(jì)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(gè)14位數(shù)——模轉(zhuǎn)換器、低噪聲鎖相環(huán)、兩個(gè)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(jìn)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(jī)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(hào)處理器(MixedSignal Processor)。該系列單片機(jī)針對實(shí)際應(yīng)用需求，將多個(gè)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(gè)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(jī)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(shí)現(xiàn)對AD9912軟件控制。選擇MSP430的4個(gè)I／O端口分別控制AD9912芯片的SCLK(串行時(shí)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(gè)緩沖器分隔MSP430的信號(hào)與AD9912的信號(hào)。
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(hào)發(fā)生器產(chǎn)生1 GHz的信號(hào)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?hào)的單端轉(zhuǎn)雙端工作，并提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。同理在系統(tǒng)輸出端口采用一個(gè)巴倫來將差分信號(hào)雙端轉(zhuǎn)單靖信號(hào)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(hào)地和模擬信號(hào)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(jìn)而直接影響到后續(xù)選頻輸出信號(hào)的雜散等性能指標(biāo)，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(hào)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(jìn)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(shí)顯著抑制其他雜散信號(hào)，選頻部分采用GA1500T20A窄帶聲表面波濾波器(SAW)對1 500 MHz的信號(hào)進(jìn)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。