跳频通信因具有抗干扰和抗截获的能力，并能 做到频谱资源共享，在当前军事抗干扰通信系统中 得到广泛应用。跳频通信系统的频率跳变速度基本 决定了跳频通信系统抗跟踪式干扰的能力，这一点 在电子对抗中尤为重要。因此，快速跳频频率信号 源的设计就成为跳频通信的关键之一。目前频率合成主要有三种方法：直接模拟合成法、锁相环合成法和直接数字合成法。直接数字合成(DDS)是近年来 迅速发展起来的一种新的频率合成方法，其优点是 (与前两种方法比较)简单可靠、控制方便，且具有 很高的频率分辨率和转换速度，非常适合快速跳频 通信的要求。

    1 系统构成 

    跳频信号源即为载波频率按照一定跳频图案跳 变的信号发生器。设计一个性能优异的跳频信号源，困难在于其优良的频谱性能。下面给出了一种 基于MsP430单片机和DDS技术的跳频图案的设计 方案。指标如下：1 跳频基带；68 000跳／s；20个跳频点；3．4 MHz跳频带宽；106～174 MHz MHz跳频频 率中含20个频点。

    DDs(Direct  Digital synthesizer))直接数字频率合 成¨1是采用数字化技术，通过查询正弦(或余弦)ROM表将查表结果经D／A转换，直接产生各种不 同频率信号的一种频率合成方法。该技术的特点在 于查表的速度是固定的，通过改变查表的步长来改 变查完一个周期的时间。查表的速度与系统的时钟 相同，因而频率稳定度取决于系统时钟。查表得到 的数据经D／A转换后需进行低通滤波。由于查表 的速度是固定的，就可以使用一个频率固定的低通 滤波器，这样就保证了频率快速跳变时不需改动硬 件。它在相对带宽、频率转换时间、相位连续性、正交输出、高分辨率以及集成化等一系列性能指标方 面已远远超过了传统频率合成技术。关于DDs的 详细原理请参见文献[1]。

    本系统中的DDs采用AD公司的最新频率合 成器件型号为AD9951旧J。在AD公司生产的最新 频率合成器件中性能接近的有AD9859、AD9951、 AD9952，内部时钟都为400 MHz，其中AD9859内置 10位D／A转换器，AD9951和AD9952使用14位 D／A转换器，另外AD9952带有一个高速比较器，可 以产生同频方波信号，由于14位D／A转换器具有 优良的频谱特性，且本系统中又不需要同频方波，于 是选用了价格适中的AD9951，那么由奈奎斯特采样 定理可知，该器件400 MHz采样频率最高可以输出200 MHz的正弦波。单片机选用美国Texas ments公司生产的MSP430F122单片机∞'4 Instm． J，用来向 DDs写入频率控制字。

    图1为AD9951的功能图，其主要功能引脚介绍如下：IOUT和10UT为DDS的差动电流输出端 口；OSC／REFCLK和OSC／REFCLK为芯片主时钟外 接石英晶体或外部震荡输入引脚；scLK为串行数 据传输的时钟输入；sDIO串行输入；SDO串行输 出；CS允许L／0端口工作，低电平有效。

    图2是以DDs为核心的跳频频率信号源的结 构框图。它主要由MSP430F122单片机、AD9951、 时间产生电路、滤波器等组成。

    2 系统说明 DDS芯片AD9951内含振荡电路，因此外加石 英晶体就可产生系统时钟，也可以不用内部振荡电 路而直接引入外部时钟信号(外部时钟信号可以是 单端信号或差分信号，并且可以通过配置相应的控 制寄存器和控制信号，得到不同的时钟模式)。 AD995l与以往的DDS芯片不同，只有串行接口，没 有并行接口。AD995l串口是同步串行通信口，易 于和工业上的微控制器和微处理器相连；且兼容大 多数的同步传输格式，可支持SPI协议和Intel 8051ssR协议，在本系统中使用了sPI协议。SPI是Motomla公司推出的一种同步串行接口，支持高的数据 传输速率，是目前使用比较多的串行总线接口，是一 种主从式配置，包括一个主设备和一个或者多个从 设备。sPI接口有四个信号：串行数据主人从出信 号(MIsO)、串行数据主出从人信号(MOsI)、串行时 钟信号(scK)、从设备使能信号(ss)。

    单片机采用TI公司的MsP430F122单片机在 本系统中负责跳频图案的产生，并控制DDS芯片 AD9951的工作，图3为MsP430F122单片机的结构 框图。该单片机为16位RISC FLASH微处理器， MsP430系列包容了许多先进的技术：

    (1)JTAG技术：MSP430单片机内部预设了 JTAG模块，它使得每一个单片机芯片都具有完整的 在线调试功能，而不必使用复杂的仿真调试工具。

    (2)FLASH在线编程技术：现行的Flash单片机 中很多都有在线编程功能。MsP430系列的FLASH 型单片机除了可以采用外部编程器进行烧写外，用 户可以利用自己的程序修改FLASH内容，且不需要 外加编程电压。这给系统设计带来以下可能：可以 利用片内FLAsH保存一些运行数据，实现掉电保 护；可以利用片内的FLAsH方便地实现软件升级， 可以修改整个程序，也可以只修改局部程序，以达到 系统升级的目的。

    (3)BOOTSTRAP技术：MSP430系统的FLASH 型芯片具有片内的BOOTROM，可以实现程序代码 的下载和上载，利用它只需几根线就可以修改内部 的程序，运行内部的程序，这为系统软件的升级提供 了又一种方便的手段，B00髑TRAP具有很高的保 密性，口令字达到32个字节的长度。除此之外MsP430单片机具有串行通信接口，其中包括sH模式,单片机可作为主设备也可以作为从设备。本系统中MSP430F122单片机为主设备,AD9951为从设备,二者之间的连接见图2。单片机发送输出信号为MOSI,接AD9951的SDI0;接收输人信号为MIS0,接AD9951的 SDO,通过 UCLK 提供串行时钟来控制传输。

    3.结束语

    直接数字频率合成具有频率转换速度快、频率分辨率高、输出相位连续和全数字化、易于集成、易于控制等优点,是跳频系统中频率合成器的理想选择。目前的主要缺陷是输出信号的频率上限不够高。可以使用倍频或配合锁相环技术来解决。随着数字集成技术的飞速发展,DDS的输出频率将越来越高。

    参考文献:

    [1]Venceslav Kroupa ( Ed.). Direct Digital Frequency Synthe-sizers[ M].US: Wiley -IEEE Press, 1998.    

    [2]http://www.analog.com/UploadedFiles/Data_Sheets/3807959881561AD9951_0.pdf.

    [3]胡大可.MSP430系列超低功耗16位单片机原理与应用[M].北京:北京航空航天大学出版社,2001

    4 ]http ://focus.ti.com/lit/ds/symlink/msp430f122. pdf