数字正交上变频器AD9856的原理及其应用

发布时间:2007/8/28 0:00:00 访问次数:523

摘要：介绍了数字正交上变频器ＡＤ９８５６的工作原理及使用方法，并给出了其在数字音频广播（ＤＡＢ）发射系统中的具体应用。

关键词：数字正交调制上变频ＤＡＢ

正交调制是一种常用的调制技术。在以往的通信系统中，一般都由模拟电路实现，由于很难保证两路载波的正交性，调制的效果往往不太理想，因而逐渐被数字调制所取代。ＡＤ９８５６是ＡＤ公司生产的一种通用、高性能的数字正交上变频器件，具有集成度高、性能好、体积小、功耗低等特点，使用该器件很容易实现信号的数字正交调制。

１ＡＤ９８５６的结构和工作原理

ＡＤ９８５６内部电路结构如图１所示。主要分为数据复合、过采样滤波、正交调制、数模转换和控制电路等单元。

１．１数据复合

ＡＤ９８５６内部的数据格式是１２ｂｉｔ的二进制补码。但数据输入接口能支持３种字长：１２ｂｉｔ（Ｄ１１～Ｄ０），６ｂｉｔ（Ｄ１１～Ｄ６），３ｂｉｔ（Ｄ１１～Ｄ９）。因此需要一个数据复合器将输入的数据进行复合，形成１２ｂｉｔ的统一格式。另外，基带信号的Ｉ、Ｑ分量是交替输入的，所以数据复合器还需对输入数据进行识别，将其转换成Ｉ、Ｑ两路并行数据流，送往下一级电路。

１．２过采样滤波

由数据复合器输出的并行Ｉ／Ｑ数据流需经过滤波器进行过采样。ＡＤ９８５６的过采样滤波器分为两级：半带滤波器ＨＢＦ　和级联积分梳状ＣＩＣ　滤波器，它们都具有低通的频响特性。而ＨＢＦ又分为三级：ＨＢＦ１、ＨＢＦ２、ＨＢＦ３，其中ＨＢＦ３是可选的。

每一级ＨＢＦ可使数据的采样率提高一倍。为了使信号频带处于滤波器通带的平坦部分，就要提高ＨＢＦ的截止频率。也就是说数据在输入ＡＤ９８５６之前要进行过采样。一般情况下，两倍的过采样率已经足够。

ＡＤ９８５６中的ＣＩＣ实际上是一个可编程的过采样滤波器，过采样率的范围是：２≤Ｒ≤６３。随着Ｒ的改变，ＣＩＣ会引入不同的插入损耗。为了补偿这一损耗，用户可以设置ＣＩＣ增益位，使得ＣＩＣ的输出增大一倍。但在这种工作模式下，必须确保输出信号不会溢出。

１．３正交调制

ＡＤ９８５６的正交调制就是将基带信号的频谱频移到所需要的载波频率上（即通常所说的上变频）。正交调制所需要的余弦、正弦两路数字载波由一个高速的直接数字综合器（ＤＤＳ）产生，其频率可通过设置相应的寄存器来控制。这两路数字载波分别与ＣＩＣ输出的Ｉ、Ｑ两路数据相乘，然后再相加或相减，即得到调制后的数字中频信号。

ＣＩＣ输出的Ｉ／Ｑ数据的采样率与ＤＤＳ数字载波的采样率是相同的，也就是ＡＤ９８５６的系统时钟频率（ＳＹＳＣＬＫ）。所以调制后的信号实际上是一组采样率为ＳＹＳＣＬＫ的数据流。

１．４数模转换

调制后的数字信号要经过一个１２位的ＤＡＣ，转换成模拟信号。ＤＡＣ通过零阶保持实现数模转换。由于零阶保持效应，其输出信号的频谱实际上是被ＳＩＮＣ包络加权过的。因此需要在ＤＡＣ前面加上一个反ＳＩＮＣ型滤波器（ＩＳＦ），对输入数据流进行预处理，以校正ＳＩＮＣ包络造成的失真。

数模转换过程会在ｎ×ＳＹＳＣＬＫ±ＦＣＡＲＲＩＥＲ（ｎ＝１,２,３）处产生干扰信号，这些干扰信号可以通过一个外接ＲＬＣ滤波器滤除。一般情况下，使用一个７阶椭圆低通滤波器即可。ＡＤ９８５６提供两路互补的两个电流输出，输出电流的满额值ＩＯＵＴ范围是５～２０ｍＡ，可通过电阻ＲＳＥＴ来设置，关系为：