毫米波发射端中频调制设计

感，需要采取一定措施来改善性能。

在抗噪方面，PSK性能最好、DPSK次之，其三是FSK，而ASK性能最差。但是，PSK系统的性能虽然优于DPSK系统，可它容易出现"相位模糊"。从系统的频带利用率来看，PSK和ASK比FSK占据更窄的信道带宽，即PSK和ASK更有效，所以从抗噪声性能和提高信道带宽利用率角度来看，PSK是所有二进制键控方式中最优的一种。

通过以上分析，由于QDPSK的频谱利用率高于BPSK等方式，而抗噪声性能要高于8PSK，16QAM等，且工程实现简单，成本较低，因此本设计选用QDPSK调制方式。

3 数字正交上变频器选择

数字上变频器主要是对输入数据进行各种调制和频率变换，即在数字域内实现调制和混频。表1给出了具有代表性的数字上变频器HSP-50215，GC4114和AD9857三种芯片的性能比较。

在比较了3种芯片的杂散性能和频率分辨率等性能参数的基础上，可得出AD9857的工作频率最高，由于集成的高速直接数字合成器输出频率要小于系统时钟的43％，因此输出频率范围最大。此外AD9857内部的14位高性能高速数／模转换器，可提高系统的集成度和稳定度。综上所述，本文采用 AD9857实现毫米波系统数字上变频。

4 中频调制设计

本设计采用基于DDS技术的正交上变频器AD9857与FPGA相结合的方案实现70 MHz中频的QDPSK调制。系统框图如图2所示。

由图2可知，基于EP1Cl2F324的FPGA主要实现基带信号处理、FPGA与AD9857的串口通信、FPGA与AD9857的并口通信和时钟控制设计。

信源首先经串并转换将输入的单路串行数据转换为双路并行数据，经过串并转换产生的数据速率减半，再经过"差分编码"转换为相对码，通过并口送入 AD9857进行绝对调相。在FPGA与AD9857串口通信中，当CS为低电平时，开启AD9857的串口，FPGA通过SDIO将控制字发送给 AD9857，设置AD9857的工作方式，当CS为高电平时，关闭AD9857的串口，串口通信仿真如图3所示。在FPGA与AD9857的并口通信中，当TXEN-ABLE为高电平时，通过PDCLK读取FPGA中的14位并行数据送入AD9857，当TXENABLE为低电平时，关闭AD9857 的并口，并口通信仿真如图4所示。

40 MHz晶振为EPlCl2F324提供系统时钟；经FPGA八分频后通过SCLK送入AD9857中，作为串口通信时钟；经AD9857内部PLL倍频器五倍频后，作为AD9857的内部系统时钟。

AD9857工作在正交调制模式，14位并行I／Q数据分成两路交替输入，经过CIC滤波器，可编程内插器后送人正交调制器。DDS核产生正交本振信号到正交调制器，分别与I／O信号相乘后相加或相减，产生正交调制信号。最后通过14位DAC转变为正交调制的模拟信号输出。

5 结语

采用AD9857和FPGA相结合的方法实现了中频调制，由于AD9857采用了直接数字频率合成技术，消除了由模拟调制所引起的相位、增益的失衡和交调失真。该设计简化了系统结构，降低了成本，提高了系统的性能和可靠性。同时提出了一种采用两次变频的上变频方案，此