【導(dǎo)讀】電子設(shè)備功能及性能的增加同時也帶來了干擾問題，尤其是通信設(shè)備的干擾問題日益嚴(yán)重，因此不得不考慮設(shè)備的抗干擾問題以及對通信設(shè)備進(jìn)行抗干擾測試，本文闡述了基于基于DDS技術(shù)和單片機(jī)設(shè)計的射頻信號干擾器 ，詳細(xì)分析了其電路設(shè)計。
文中介紹的干擾器能夠產(chǎn)生3種干擾信號：隨機(jī)干擾、點頻干擾和掃頻干擾，其中點頻干擾和掃頻干擾是基于單片機(jī)對DDS芯片AD9852的控制產(chǎn)生，整個系統(tǒng)的控制靈活、高效。測試結(jié)果表明，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確產(chǎn)生所需要的干擾信號，滿足抗干擾性能測試的需要。雖然本設(shè)計產(chǎn)生的干擾信號位于406 MHz頻段，但這樣的電路結(jié)構(gòu)也可用于其它頻段(需修改VCO、PLL等電路)，例如手機(jī)通信頻段，因此本電路結(jié)構(gòu)對其它頻段的應(yīng)用同樣具有借鑒意義。
文中介紹的射頻信號干擾器可用于測試通信設(shè)備的抗干擾能力，能夠產(chǎn)生如下3種干擾：
1)隨機(jī)干擾。在目標(biāo)頻率范圍內(nèi)產(chǎn)生頻率隨機(jī)的干擾信號，湮沒目標(biāo)頻率，也會降低信噪比，形成對正常通信的壓制。
2)點頻干擾。在已知目標(biāo)頻率的情況下，瞄準(zhǔn)目標(biāo)頻率輸出干擾信號，產(chǎn)生對目標(biāo)通信的壓制效果。
3)掃頻干擾。在目標(biāo)頻率范圍內(nèi)進(jìn)行頻率掃描，當(dāng)干擾信號頻率與通信頻率的碰撞概率達(dá)到一定數(shù)值時，就會影響通信的信噪比，導(dǎo)致誤碼率增加，產(chǎn)生有效干擾。
射頻信號干擾器的設(shè)計基于DDS技術(shù)和鎖相環(huán)(PLL)技術(shù)，通過單片機(jī)進(jìn)行控制，能夠產(chǎn)生分辨率極高的干擾頻率，控制方便、靈活。
1 硬件電路設(shè)計
射頻信號干擾器原理框圖如圖1所示，當(dāng)微波開關(guān)接通406．0~406．1 MHZVCO時，輸出隨機(jī)干擾噪聲；當(dāng)微波開關(guān)接通BPF時，輸出點頻干擾或掃頻干擾噪聲。
圖1硬件系統(tǒng)原理框
1.1 隨機(jī)干擾基帶噪聲信號源的隨機(jī)電壓噪聲施加到VCO的電壓控制端，產(chǎn)生噪聲調(diào)頻信號。406．0~406．1 MHZVCO輸出信號的頻率表示為：
ωvco=ωo+Kvco(Vo+Anu(t)) (1)
式中：ωo為控制電壓為零時VCO輸出頻率，Kvco為VCO電壓控制增益，Vo為直流控制電壓，An為噪聲放大電路增益，u(t)為基帶噪聲信號。
當(dāng)微波開關(guān)選通隨機(jī)噪聲輸出時，輸出信號為
Vo(t)=KSKAUvcoCOS(ωo+Kvco(Vo+Anu(t)) (2)
式中：KS為微波開關(guān)增益，KA為放大器增益，Uvco為VCO輸出信號幅度。干擾機(jī)的輸出為調(diào)頻噪聲，噪聲幅度為KSKAUvco，噪聲的中心頻率為ωo+Kvco(Vo，噪聲頻譜的范圍取決于Anu(t)的幅度。
1.2 點頻干擾與掃頻干擾
點頻干擾與掃頻干擾通過單片機(jī)控制DDS專用芯片AD9852實現(xiàn)，AD9852具有功耗低，相位累加器位數(shù)高，可產(chǎn)生高頻率的正弦波等優(yōu)點。
DDS輸出頻率：
f0=KF×fc/2N (3)
其中，KF為頻率控制字，fc為外部參考時鐘的頻率，Ⅳ為DDS相位累加器位數(shù)。AD9852的頻率控制字為48bit，即N=48。
輸出頻率分辨率由下列公式?jīng)Q定：
Δf=fc/2N (4)
根據(jù)Nyquist定理，DDS外部參考時鐘頻率至少是輸出頻率的2倍(f0/2)，但工程應(yīng)用中，一般將參考頻率設(shè)為最高輸出頻率的5倍以上。本設(shè)計中參考頻率為97.5MHz，將的值代入式(4)，得DDS輸出信號的頻率分辨率為3.5 × 10-7Hz。
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AD9852內(nèi)置12bit DAC，其輸出模擬信號頻譜中除f0外還帶有fc、fc±f0等頻率分量(fc一f0的頻率最低)，需設(shè)計一個LPF將其濾除，此處采用了圖2所示的七階Butterworth低通濾波器,對該濾波器使用ADS仿真的結(jié)果如圖3所示，81 MHz處的衰減達(dá)到- 80．683 dB。
圖2七階Butterwoth低通濾波器
圖3濾波器仿真結(jié)果
2 軟件設(shè)計AD9852的控制一般采用SPI口，普通的MCS51單片機(jī)不帶SPI 13，需要用P1 13模擬SPI口，并提供IOUD CLK和FSK信號。
AD9852 提供了5種工作模式：Single tone、FSK、Ramped FSK、Chirp、BPSK。Single tone模式輸出單一頻率，Ramped FSK模式和Chip模式可以產(chǎn)生掃頻信號，本設(shè)計采用Ramped FSK模式，輸出頻率的波形如圖4所示。
圖4 Ramped FSK模式輸出波形
圖5軟件主程序流程圖
單片機(jī)軟件主程序流程圖如圖5所示。單片機(jī)通過微波開關(guān)來選擇隨機(jī)干擾模式或點頻干擾，掃頻干擾模式，通過向DDS寫控制字來控制DDS的輸出模式。對式(3)進(jìn)行變換得到頻率控制字：KF=f0 × 2N/fc (5)
例如，輸出頻率為16.0 MHz時，KF = 46 190 765 408928=(2A02A02A02A0)16。
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