軟件無線電是近年來提出的一種新的無線通信體系結構。它最初起源于軍事通信，是以開放的、可擴展的、結構最簡的硬件為通用平臺，把盡可能多的功能用可升級、可替換的軟件來實現。軟件無線電的出現大大減小了硬件對通信系統的束縛，通過加載軟件就可以實現各種無線通信功能。
如何產生多種調制信號，一直是大家討論和關注的熱點。本文提出的方案就是基于超高速、先進DDS技術的數字中頻處理技術的方法，利用美AD公司推出的AD9954構建一個硬件平臺，結合相應的數字處理軟件和控制軟件，獲得多種調制信號。一方面由于體積變小，使用起來很方便，另一方面也大大降低了成本。

1 DDS的原理介紹
直接數字頻率合成器DDS是近年來發展起來的一種新的基于查找表的頻率合成技術。典型的DDS由相位累加器、ROM波形存儲表、D／A轉換器(Digital-to-AnalogConverter，DAC)和低通濾波器(LoW Passed Filter，LPF)組成，如圖1所示。

相位累加器由N位加法器與N位累加寄存器級聯構成。每來一個時鐘脈沖fs，加法器將頻率控制字FTW與累加寄存器輸出的累加相位數據相加，把相加后的結果送至累加寄存器的數據輸入端。累加寄存器將加法器在上一個時鐘脈沖作用后所產生的新相位數據反饋到加法器的輸入端，使加法器在下一個時鐘脈沖的作用下繼續與頻率控制字相加。這樣，相位累加器在時鐘作用下，不斷對頻率控制字進行線性相位累加。由此可以看出，相位累加器在每一個時鐘脈沖輸入時，把頻率控制字累加1次，相位累加器輸出的數據就是合成信號的相位，相位累加器的溢出頻率就是DDS輸出的信號頻率。
用相位累加器輸出的數據作為波形存儲(ROM)的相位取樣地址，這樣就可把存儲在波形存儲器內的波形抽樣值(二進制編碼)經查找表查出，完成相位到幅值轉換。波形存儲器的輸出送到D／A轉換器，D／A轉換器將數字量形式的波形幅值轉換成所要求合成頻率的模擬量形式信號。低通濾波器用于濾除不需要的取樣分量，以便輸出頻譜純凈的正弦波信號。
若相位累加器的位數為N．改變頻率控制字FTW或參考時鐘fs，就可以改變輸出頻率fo：

DDS在相對帶寬、頻率轉換時間、高分辨率、相位連續性、正交輸出以及集成化等一系列性能指標方面遠遠超過了傳統頻率合成技術所能達到的水平，為系統提供了優于模擬信號源的性能。

2 AD9954芯片的介紹
2．1 AD9954的主要性能特性
1)DDS采樣率可達400 MSPS；2)內置14位DAC；3)32位相位累加器；4)波特率達25 M的SPI接口；5)內置1 024x32位RAM，可實現內部調制；6)內部采用1．8 V供電，超低功耗；7)可自動線性和非線性掃頻。
2．2 AD9954的原理及工作過程
AD9954是采用先進的DDS技術開發的高集成度DDS器件。該芯片的速度是業界第一個時鐘達到400 MHz，合成技術高達160 MHz，功耗200 mW。以前產品的合成頻率只有120 MHz且功耗卻有2 W。它能使設計者采用DDS在功率敏感的應用中在更高頻率輸出進行快速跳頻。
AD9954作為新型DDS系列的旗艦產品，內置高速、高性能14位DAC，它內含1 024x32靜態RAM，可實現高速調制，并支持幾種快速掃頻模式和精細的調諧分辨率(32位頻率調諧字)。可提供自定義的線性掃頻操作模式，采用自動線性和非線性掃描功能來控制頻率調諧和相位，其中頻率調諧和控制字通過串行I／O口加載到AD9954，可實現多片同步。

3 系統設計原理框圖
多種調制信號平臺由TI的430單片機、Altera公司的FPGA、AD公司的AD9954、外圍的濾波和整形電路搭建而成。其中以AD9954為核心元器件來產生原始的所需波形，如圖2所示。

通過MCU控制FPGA的調制類型狀態和DDS調制芯片的寄存器數值，完成利用人機界面對整體電路的控制和配置過程。FPGA將A／D轉換過后的基帶信號通過確定的調制方式再經相應的轉換送入DDS調制IC中。DDS的輸出信號經功率放大后再進行輸出。
AD9954的串口與FPGA相連，FPGA通過AD9954的CS、SCLK、SDIO和SDO管腳向AD9954寫入數據和控制字。首先設置特定的寄存器控制字，允許RAM工作，接著將RAM輸出作為相位累加器的輸入給芯片提供頻率轉換字，然后寫好RAM段控制寄存器的值，定義起始地址、終止地址并選擇工作模式。例如，在RAM地址256～511中寫入計算好的頻率值，主要操作過程如下：
1)允許RAM操作，清除CFR30>；2)選擇模式5即連續循環模式；3)選擇RAM段1，PS0=1，PS1=0；4)指令字節為00001001；5)定義通信階段的通信周期數為256，把數據寫入RAM存儲器地址256～511中：6)改變I／O UPDATE啟動模式工作。本系統可由地址的變化速率來計算調制速度，地址變化速率RAM段控制寄存器中的地址變化率控制字決定，其值的范圍是1～65 535，定義的時間是SYNC_CLK的周期數。由于SYNC_CLK最大為100 MHz，從而決定了地址變化率控制字為1時能定義的最快速度為100 MHz，假設一個波形要采集256個點，那么調制速度為100 MHz／256=400 kHz；如果采樣點為100個，則調制速度可達100 MHz／100=1 MHz。由于AD9954產生的調制波形采樣點多，采樣時間精確，因此波形性能較好。

4 輸出信號介紹及設置AD9954中的寄存器
4．1 正弦信號
正弦波信號廣泛地應用于通信系統中，它可以作為載波信號來進行數字系統的調制，這不僅僅是因為它容易產生，最主要的是它便于接收并且形式簡單。其數學表達式為：

平臺上的實現：AD9954首先通過關閉RAM模式和線性掃頻模式來實現單頻模式，然后設置頻率字設置寄存器1來實現要獲得的頻率。它的頻率計算公式如下：

4．2 線性調頻信號
線性調頻信號是一種發射脈沖信號在信息脈沖持續時間T內作線性變化，其瞬時頻率隨時間線性變化。這種信號的產生可以由一個鋸齒波控制壓控振蕩器實現，振蕩頻率隨鋸齒波而變化，因此脈沖信號的載頻從原來單一頻率展寬為一個頻帶。可以用以下表達式來說明這個過程：