论文导读：无线电罗盘测试信号源的主要作用是模拟地面导航台站的无线电信号。无线电罗盘测试信号源是以直接数字频率合成技术（DDS）为基础。
关键词：AD9854，无线电罗盘，测试信号源
1 引言
无线电罗盘是利用无线电技术进行定向的导航设备。它可以根据地面导航台发射的无线电波的来向，自动测出电台相对方位角，以保证飞机沿正确航线飞行。无线电罗盘技术性能的优劣对保障飞机作战训练、飞行安全起着重要的作用，因此，对其性能的测试是至关重要的[1]。
无线电罗盘测试信号源的主要作用是模拟地面导航台站的无线电信号，供罗盘性能测试之用。传统的罗盘信号模拟器由于采用了机电式调频、调相技术，因而易产生干扰、测试精度不高、可靠性较低，且体积较大。免费论文参考网。DDS技术是近几年来迅速发展的采用全数字化的频率合成技术，具有集成度高、体积小、相对带宽较宽、相位连续性好等优点，并能直接与单片机接口构成智能化的频率源。无线电罗盘测试信号源是以直接数字频率合成技术（DDS）为基础，以单片机控制为核心，通过控制DDS芯片输出信号的各参数，得到满足罗盘测试需求的信号。因此它是一种易于实现的数字式智能化自适应频率控制系统。
2 DDS的基本原理
2.1 DDS的工作原理
直接数字频率合成技术（Direct DigitalSynthesizer）是从相位的概念出发直接合成所需波形的一种频率合成技术。DDS的原理框图如图2-1所示，它包含相位累加器、波形存储器、数模转换器、低通滤波器和参考时钟五部分。免费论文参考网。在参考时钟的控制下，相位累加器对频率控制字进行线性累加，得到的相位码对波形存储器寻址，使之输出相应的幅度码，经过数模转换器得到相对应的阶梯波，最后经低通滤波器得到频率连续变化的波形。
 图中的参考频率源是一个高稳定度的晶体振荡器，其输出信号提供DDS中各部件同步工作。频率控制字K送到N位相位累加器中的加法器数据输入端，相位累加器在时钟频率的作用下，不断对频率控制数据进行线性相位累加，当相位累加器累积满量时就会产生一次溢出，累加器的溢出频率就是DDS输出的信号频率。由此可看出，相位累加器实际上是一个模数２为基准、受频率控制字K控制而改变的计数器，它累积了每一个参考周期内合成信号的相位变化，这些相位值的高位对ROM寻址。在ROM中写入了2N个正弦数据，每个数据有D位。不同的频率控制字K导致相位累加器的不同相位增量，这样从ROM输出的正弦波形的频率不同，ROM输出的D位二进制数送到DAC进行D/A变换，得到量化的阶梯形正弦波输出，最后经低通滤波器滤除高频分量，平滑后得到模拟的正弦波信号。
波形存储器主要完成信号的相位序列到幅度序列之间的转化。从理论上讲，波形存储器可以存储具有周期性的任意波形，在实际应用中，以正弦波最具有代表性，也应用最广。DDS输出信号的频率与时钟频率以及频率控制字之间的关系如式（2-1）所示
 （2-1）
式中，fout为DDS输出信号的频率，K为频率控制字，fc为时钟频率，N为相位累加器的位数[2]。
2.2 AD9854芯片介绍
在无线电罗盘测试信号源中，我们采用的是ADI 公司推出的高性能DDS芯片AD9854，该芯片超高的工作频率、方便灵活的外部接口方式、多种信号输出形式使其具有较高的性价比。AD9854芯片具有高达300MHz的内部时钟频率、多种省电模式、单端或双端差分时钟输入、自动双向频率扫描（锯齿波）输出等特点。其主要功能包括：
（1）可实现12位DAC正交双通道输出；
（2）双48位可编程频率寄存器（一路频率控制字，一路步进频率控制字，频率分辨率可达微赫）；
（3）双14位可编程相位寄存器；
（4）双12位可编程幅度控制寄存器和键控可编程幅度渐变开关功能。
此外，AD9854能够产生多种形式的输出信号，其工作模式有：单频模式（SingleTone）、频移键控模式（FSK）、频率渐变FSK模式（Ramped FSK）、二位相移键控模式（BPSK）和线性调频模式（FM Chirp）。
3 罗盘测试信号源设计
3.1 无线电罗盘性能测试要求简介
对无线电罗盘性能的测试分为接收机灵敏度测试和定向灵敏度测试。
无线电罗盘接收机灵敏度是指罗盘接收机能够接收到的最小信号值。测试时，只需要将垂直天线输入信号通过均衡器接入，不需要环形天线。要求产生信号波段范围为100Hz～1.8MHz，调制频率为400Hz，调幅度为30%。罗盘接收机输入值为0～20μV，则接收机灵敏度应≤10μV。
无线电无线电罗盘定向利用了环形天线的定向性。在对定向灵敏度进行测试时，需要对环形天线和垂直天线同时输入信号，信号波段范围为100Hz～1.8MHz。环形天线两路输入信号设为e1、e2，垂直天线输入信号为e垂，则测试点的角度不同，三者的相位关系也不同，具体如图3-1所示。罗盘接收机输入值为0～2000μV，则定向灵敏度应≤900μV。
3.2 电路设计
某型无线电罗盘测试信号源主要由DDS电路、单片机MCU、Max232芯片电路、输出选择电路部分、衰减器及附属电路组成，其组成框图如图3-2所示。
3.2.1 硬件部分
本系统中，单片机采用了51系列单片机C8051F020来实现对系统的控制，包括对DDS、信号选择电路和程控衰减器三部分的控制；DDS部分主要由DDS电路、低通滤波器两部分组成；信号选择电路选用了CD4066集成芯片，每一路电子开关分别与运算放大电路的同相输入或反相输入端相连，通过单片机控制信号选择电路来实现对DDS部分输出信号的相位控制，得到满足要求的输出信号。由于罗盘灵敏度为微伏级信号，因此采用衰减器将信号衰减为微弱信号。经过衰减器的信号分别接入环形天线和垂直天线。
 DDS芯片产生所需波形的参数控制，是分别通过频率控制字、相位控制字和幅度控制字来实现的。
频率控制字 △F=（248×f0）/fclk
相位控制字 △P=（214×P）/360°
幅度控制字 △A=（212×A）/UOM
式中△F、△P和△A为向DDS芯片装载的10进制频率、相位和幅度控制字；f0、P和A为输出信号10进制频率、相位和幅度参考值；fclk为DDS芯片的时钟频率；UOM为信号产生器输出的最大幅度。
3.2.2 软件部分
系统工作在程控状态，根据程控消息，系统能完成对DDS输出信号的相位、频率、幅度、调制方式、输出通道和外部衰减量的正确设置。在处理程控消息时采取以中断为主、查询为辅的方法[26]。主程序流程图如图3-3所示。主程序首先完成各种初始化，然后对DDS及串口的可寻址寄存器操作完成自检并开中断。如果自检发现故障，则CPU记录故障部位并发故障码，这时程序进入空循环；如果无故障程序进入主循环等待中断。免费论文参考网。
4 结论
DDS是将先进的数字处理理论与方法引入频率合成的一项新技术，基于DDS技术的无线电罗盘测试信号源能够输出满足罗盘测试需求的信号，而且其体积小、测试精度高、抗干扰性强。它的推广应用，必将使罗盘性能测试精度得到较大提高，并将在较大程度上保证设备的完好率。
 参考文献
[1] 李洪烈，于潞．某型无线电罗盘[M]．青岛：海军航空工程学院青岛分院，2003
[2] 费元春，苏广川，米红．宽带雷达信号产生技术[M]．北京：国防工业出版社，2002.
[3] 王志明，高梅国，商蓉蓉．一种基于DDS技术的新型宽带雷达信号源的设计[J]．通信设备，2006
[4]沈伟，文必洋，马志刚. 基于ADF436027 的宽带雷达信号源设计[J].现代雷达，2006年8月。
[5]赵越.基于DDS的雷达多波形信号产生[硕士学位论文].电子科技大学，2003年4月.
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