基于AD9912镜像频率的应用

在一般的DDS应用中，由于奈奎斯特采样定理的限制，往往取参考频率的40％作为设计频率，并选用低通滤波器来滤除其它频率杂散。由于本应用中只需利用相应设计频率的UHF镜像频率，可以不考虑设计频率信号的性能，故本硬件系统的合成频率取参考时钟频率的一半500 MHz。在实际得出的频谱图中可以看到当设计频率为500 MHz的时候，存在镜像频率为1500 MHz的信号。

2 硬件系统设计
系统硬件模块主要包括：基于MSP430的单片机控制模块，基于AD9912的直接数字频率合成模块，选频模块。在实际操作中，AD9912芯片输出的合成信号频谱中含有大量的杂散信号分量。其中主要杂散是设计频率的谐波和其他不需要的镜像频率，这些频率分量都可通过窄带滤波的方式去除，但是由于系统的不完善和电源供电谐波的影响，会存在频率靠近1 500 MHz镜像频率的杂散分量。这些杂散分量往往不能被滤波器滤除掉。为避免出现这样的情况，将杂散抑制作为本硬件系统的重点设计内容。

2．1 AD9912及MSP430简介
AD9912芯片是AD公司的一款具有1GSPS采样率的DDS芯片。其内部集成有一个14位数——模转换器、低噪声锁相环、两个杂散抑制通道，这使得该芯片有极好的杂散抑制能力，极大地降低了后续UHF镜像频率选频滤波工作的难度。并可通过48位频率控制字进行分辨率为4 μHz的频率合成控制，因此可以通过调节频率控制字来精确地控制频率合成。
MSP430系列单片机是德州仪器(TI)公司的一款16位超低功耗、具有精简指令集(RISC)的混合信号处理器(MixedSignal Processor)。该系列单片机针对实际应用需求，将多个不同功能的模拟电路、数字电路模块和微处理器集成在一个芯片上。其CPU采用的16位精简指令系统发挥了最高编码效率，这使得这款单片机非常适用于AD9912的控制电路。
2．2 控制模块
本硬件系统的控制模块采用MSP430x14x作为核心控制器。为实现对AD9912软件控制。选择MSP430的4个I／O端口分别控制AD9912芯片的SCLK(串行时钟)、SDIO(串行数据输入输出端)、CSB(片选)、I／O_UPDATE(数据写入控制)。为避免MSP430引入杂散，采用一个缓冲器分隔MSP430的信号与AD9912的信号。
2．3 直接数字频率合成模块
本硬件系统采用AD9912作为直接数字频率合成模块的核心。使用RS信号发生器产生1 GHz的信号作为参考频率输入。由于AD9912的参考频率是采用差分输入，所以采用巴伦(Balun)芯片完成输入参考信号的单端转双端工作，并提高系统运行的稳定性。同理在系统输出端口采用一个巴伦来将差分信号双端转单靖信号输出。AD9912芯片的其他管脚主要为电源输入管脚和接地管脚。为了更好地抑制杂散，采用数字信号地和模拟信号地分开接地。由于有大量的数字电源和模拟电源为AD9912芯片供电，这就不可避免的将电源中的纹波引入到硬件系统中，进而直接影响到后续选频输出信号的杂散等性能指标，因此采用极性滤波电容滤除电源纹波。
2．4 选频模块
据图2可知DDS的输出信号中，存在着大量无用的频率因此需要使用通带极窄的滤波器对其进行选频。为了以尽量少的额外衰减捕获所需的镜像频率，同时显著抑制其他杂散信号，选频部分采用GA1500T20A窄带声表面波滤波器(SAW)对1 500 MHz的信号进行选频。其通带为1 490 -1 510 MHz，插入损耗约为2．95 dB，带外抑制：1 300-1 440 MHz为48 dB，1 580～1 700MHz为48 dB。