一種基于dds的寬帶快速調(diào)頻接收機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種接收機(jī)，特別是適用于寬頻帶電磁輻射頻譜監(jiān)測的基于DDS 的寬帶快速跳頻接收機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)代社會隨著各類電子產(chǎn)品的大量應(yīng)用，人們對電子產(chǎn)品所產(chǎn)生的電磁輻射強(qiáng)度 也越來越關(guān)注，如手機(jī)、微波爐、電視機(jī)、無線WIFI等常用家電。而且各類電子產(chǎn)品使用的 電磁波頻率也越來越高，從過去幾百KHz的中波廣播、到幾百M(fèi)Hz的調(diào)頻廣播和電視、到如 今手機(jī)、無線WIFI等都使用到了幾 GHz的頻率，可以預(yù)見厘米波和毫米波已離我們的生活 越來越近。隨著人民生活水平的提高，人們對電磁環(huán)境的安全問題的認(rèn)識水平得以提高。在 歐美一些發(fā)達(dá)國家的某些公共場合，要求手機(jī)用戶禁止在該區(qū)域內(nèi)接聽或撥打手機(jī)，甚至 要求關(guān)閉手機(jī)。電磁輻射到底對人體有沒有危害，危害有多大，關(guān)于這個問題目前還沒有一 個專業(yè)的答案。但是，通常認(rèn)為高能量的電磁波脈沖會對健康產(chǎn)生不利影響。而從量子學(xué) 角度看，高頻信號比低頻信號危害更大。
[0003] 直接數(shù)字合成器（DDS)技術(shù)具有相對帶寬寬，頻率捷變速率快，頻率分辨率高，輸 出相位連續(xù)等特點(diǎn)。但它的全數(shù)字結(jié)構(gòu)也造成其具有如下缺點(diǎn)：受器件的影響，如DA、ROM 的速度限制，時鐘頻率一般最高為2GHz，其輸出頻率一般只能達(dá)到時鐘頻率的0. 4倍，在其 高頻段輸出時，雜散電平也相對較大。
[0004] 采用DDS+倍頻技術(shù)，利用DDS中雜散較低的低頻有效寬帶信號，通過倍頻擴(kuò)展其 上限頻率，獲得高頻段的寬帶信號。倍頻技術(shù)有很多方法，如階躍管倍頻、乘法器倍頻、晶體 管有源倍頻、鎖相環(huán)（PLL)倍頻等。相對來說，階躍管倍頻和晶體管有源倍頻是一種窄帶倍 頻，需要相應(yīng)的匹配電路才能正常工作。PLL倍頻是一個環(huán)路負(fù)反饋的過程，頻率鎖定需要 一定時間，通常是幾百微妙。乘法器倍頻工作帶寬較寬，可倍頻程工作，但倍頻次數(shù)較低，倍 頻增益小。倍頻次數(shù)一般為X2或X4。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型的目的是設(shè)計一種基于DDS的快速跳頻接收機(jī)用于寬帶電磁頻譜實(shí) 時監(jiān)測。
[0006] 本實(shí)用新型公開了一種基于DDS的寬帶快速跳頻接收機(jī)，包括依次連接的第一單 刀雙擲開關(guān)、兩個前置放大濾波器、兩個混頻器、第二單刀雙擲開關(guān)、中頻處理通道、模數(shù)轉(zhuǎn) 換器以及主控芯片；主控芯片分別控制第一單刀雙擲開關(guān)和第二單刀雙擲開關(guān)，并通過可 變本振模塊連接第三單刀雙擲開關(guān)，第三單刀雙擲開關(guān)分別連接所述兩個混頻器。
[0007] 本實(shí)用新型中，所述兩個前置放大濾波器包括第一通道前置放大濾波器和第二通 道前置放大濾波器，分別對應(yīng)第一混頻器和第二混頻器。
[0008] 本實(shí)用新型中，所述可變本振模塊包括依次連接的直接數(shù)字合成器、第一單刀四 擲開關(guān)、四組倍頻放大濾波電路以及第二單刀四擲開關(guān)，其中直接數(shù)字合成器接收主控芯 片發(fā)出的DDS頻率控制信號，第一單刀四擲開關(guān)和第二單刀四擲開關(guān)接收主控芯片發(fā)出的 開關(guān)控制信號。
[0009] 本實(shí)用新型中，所述倍頻放大濾波電路包括依次連接的第一放大器、乘法器倍頻、 第一濾波器、第二放大器以及第二濾波器。
[0010] 本實(shí)用新型中，所述中頻處理通道包括依次連接的第一放大濾波器、第三混頻器、 第二放大濾波器以及對數(shù)檢波器。
[0011] 本實(shí)用新型在基于DDS的快速跳頻接收機(jī)中，采用DDS作為低頻可變頻率源，利用 倍頻器加濾波的方式獲得混頻所需的高頻本振。跳頻接收機(jī)采用二次變頻超外差接收機(jī)模 式。為抑制鏡像頻率的干擾，整個接收機(jī)通過微波開關(guān)切換成兩個通道進(jìn)行接收。
[0012] 本實(shí)用新型的可變本振跳頻速度快，接收機(jī)能夠在Ims內(nèi)掃描4GHz帶寬，使得信 號捕獲概率顯著提升。
[0013] 需要特別說明的是，本實(shí)用新型的改進(jìn)點(diǎn)在于硬件的構(gòu)成和連接關(guān)系，不依賴于 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員需要創(chuàng)新的軟件程序和控制方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員看到本申請的硬件 構(gòu)成后，能夠依據(jù)本申請公開的內(nèi)容，解決本申請所提出的技術(shù)問題，達(dá)到本申請所述的技 術(shù)效果。
【附圖說明】
[0014] 圖1是跳頻接收機(jī)組成示意圖。
[0015] 圖2可變本振模塊組成示意圖。
[0016] 圖3是倍頻放大濾波器示意。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 如圖1~圖3所示，本實(shí)用新型公開了一種基于DDS的寬帶快速跳頻接收機(jī)，包括 依次連接的第一單刀雙擲開關(guān)、兩個前置放大濾波器、兩個混頻器（乘法器）、第二單刀雙 擲開關(guān)、中頻處理通道、模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及主控芯片；主控芯片分別控制第一單刀雙擲開關(guān)和 第二單刀雙擲開關(guān)，并通過可變本振模塊連接第三單刀雙擲開關(guān)，第三單刀雙擲開關(guān)分別 連接所述兩個混頻器。所述兩個前置放大濾波器包括第一通道前置放大濾波器和第二通道 前置放大濾波器，各自對應(yīng)連接第一混頻器和第二混頻器。所述可變本振模塊包括依次連 接的直接數(shù)字合成器、第一單刀四擲開關(guān)、四組倍頻放大濾波電路以及第二單刀四擲開關(guān)， 其中直接數(shù)字合成器接收主控芯片發(fā)出的DDS頻率控制信號，第一單刀四擲開關(guān)和第二單 刀四擲開關(guān)接收主控芯片發(fā)出的開關(guān)控制信號。所述倍頻放大濾波電路包括依次連接的第 一放大器、乘法器倍頻、第一濾波器、第二放大器以及第二濾波器。所述中頻處理通道包括 依次連接的第一放大濾波器、第三混頻器、第二放大濾波器以及對數(shù)檢波器。
[0018] 該接收機(jī)通過DDS頻率調(diào)節(jié)字改變輸出信號的頻率，并通過幾級倍頻迅速倍頻至 所需本振，再通過混頻、下變頻、檢波等處理輸出相應(yīng)頻點(diǎn)的幅度，以實(shí)現(xiàn)頻譜監(jiān)測的功能。 由于采用倍頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)可變本振，使得該接收機(jī)能夠在Ims內(nèi)掃描4GHz帶寬，顯著提高了 信號捕獲概率。本實(shí)用新型具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：（1)跳頻速度快；（2)信號捕獲概率高；（3) 成本低，開發(fā)周期短。
[0019] 實(shí)施例1
[0020] 本實(shí)用新型工作原理如下：
[0021] (I)FPGA通過SPI接口將某一頻率調(diào)節(jié)字寫入DDS寄存器，以使DDS輸出信號切換 至新的頻率（f^)并駐留一段時間。?·_與頻率調(diào)節(jié)字（FTW)和DDS系統(tǒng)時鐘（SYSCLK)有 如下關(guān)系。
[0022] fout = FTW X SYSCLK/2 Ν
[0023] 其中，N是FTW的位寬。DDS經(jīng)過幾個系統(tǒng)時鐘周期（約幾十納秒）就能切換到新 的頻率輸出正弦波信號。
[0024] (2)將DDS輸出的正弦波信號經(jīng)過幾級倍頻并濾波后，倍頻至所需頻率作為接收 機(jī)混頻本振。每一級倍頻為X2或X4,以2倍頻為例，如果原始信號為：
[0025] vc(t) = VsCos ω t
[0026] 其中，Vs為信號幅度，ω為信號角頻率。則經(jīng)過X2倍頻以后得到
[0027]
[0028] 其中，k為倍頻系數(shù)。
[0029] 與利用鎖相環(huán)（PLL)倍頻不同，利用倍頻器倍頻必須在倍頻器后加帶通濾波器。 如果所要監(jiān)測的電磁頻譜很寬，則必須采用多個通道分段處理，多個通道之間切換利用 FPGA直接控制。與鎖相環(huán)相比，倍頻過程所需時間可忽略不計。
[0030] (3)該可變本振與天線通道經(jīng)過