AD9833是一块完全集成的DDS(Direct Digital Frequency Synthesis)电路,仅需要 个外部参考时钟、1个低精度电阻器和一个解耦电容器就能产生高达 12.5MHz 正弦波。COMP VOUT10 AD9833 AGND FSYNC SCLK SDATA C9 0.1uF C8 0.1uF C6 0.1uF VCC NC CLK GND Y1 25.0MHz C5 0.1uF +5V +5V 有源晶振 VOUT DDS部分电路 AD9833 的引脚排列如图 所示,MCLK(5脚)为外部参考 频率信号的输入端,SDATA(6 脚)、SCLK(7 脚)、FSYNC(8 组成AD9833 的标准三线串行接口,可以与 SPI、QSPI、 MICROWIRE DSP芯片直接连接。16 位串行数据字由 脚的下降沿被读入AD9833,8 脚为频率更新控制信 号,可以用作片选信号,当 脚的上升沿可以从Vout(10 脚)输出模拟 或数字信号,其中三线串行接口操作时序图如图5 所示。 AD9833引脚图 AD9833串行时序图 2.单片机系统电路 单片机系统电路由ATmage128 为核心,ATmage128 拥有丰 富的IO 口和片上资源,是目前比较流行的单片机,该部分电 路如图6 所示,主要有时钟电路,复位电路构成。PC0、PC1、 PC2 分别与AD9833 的SDATA(6 脚)、SCLK(7 脚)、FSYNC(8 相连,进行SPI接口访问控制。 (AD0) PA0 51 (AD1) PA1 50 (AD2) PA2 49 (AD3) PA3 48 (AD4) PA4 47 (AD5) PA5 46 (AD6) PA6 45 (AD7) PA7 44 (ALE) PG2 43 (A8) PC0 35 (A9) PC1 36 (A10) PC2 37 (A11) PC3 38 (A12) PC4 39 (A13) PC5 40 (A14) PC6 41 (A15) PC7 42 (RD) PG1 34 (WR) PG0 33 PF0 (ADC0) 61 PF1 (ADC1) 60 PF2 (ADC2) 59 PF3 (ADC3) 58 PF4 (ADC4 TCK)57 PF5 (ADC5 TMS)56 PF6 (ADC6 TDO)55 PF7 (ADC7 TDI)54 AREF 62 AGND 63 AVCC 64 PE0 (PDI PE1(PDO PE2(AC+ PE3(AC- PE4(INT4 PE5(INT5 PE6(INT6 PE7(INT7 10PB1 (SCK) 11 PB2 (MOSI) 12 PB3 (MISO) 13 PB4 (OC0) 14 PB5 (OC1A) 15 PB6 (OC1B) 16 PB7 (OC2 OC1C)17 (INT0 SCL)PDO 25 (INT1 SDA)PD1 26 (INT2 RXD1)PD2 27 (INT3 TXD1)PD3 28 (IC1) PD4 29 (XCK1) PD5 30 (T1) PD6 31 (T2) PD7 32 XTAL2 23 XTAL1 24 RESET20 PG4 (TOSC1) 19 PG3 (TOSC2) 18 U1 ATMEGA128 +5V PA0 PA1 PA2 PA3 PA4 PA5 PA6 PA7 PA8 SDATA SCLK FSYNC PC3 PC4 PC5 PC6 PC7 RD WR PD0 PD1 PD2 PD3 PD4 PD5 PD6 PD7 PF0 PF1 PF2 PF3 PF4 PF5 PF6 PF7 PE0 PE1 PE2 PE3 PE4 PE5 PE6 PE7 PB0 PB1 PB2 PB3 PB4 PB5 PB6 PB7 +5V Y2 CRYSTAL C18 22pF C19 22pF Key1 Key2 Key3 Key4 10K+5V RESET 单片机系统电路3.输出缓冲放大器 输出缓冲放大电路选用美国国家半导体的 LM7171, LM7171 属于超高速运算放大器,其压摆率高达4100V/s,增 益带宽高达220MHz,同时输出电流可达100mA 接成同相放大 电路,电路的增益为R3/R2+1.通过调节电位器R1 可以改变输 出电压的幅度。输出缓冲放大电路如图7 所示: OP1 LM7171 R1 POT2 R2 1K R3 4K7 0.1uF C23 0.1uF +12V -12V C21 0.1uF C20 2.2uF R4 50 SIGNAL OUT VOUT 接AD9833信号输出端 信号输出端 输出信号幅度调节 输出缓冲放大电路图4.键盘和显示电路 键盘采用四个按键和一个飞梭键构成,通过四个按键来 调整函数信号的波形和切换步进等,飞梭键方便的实现频率 的加减。键盘电路图如图 所示。显示电路采用带汉字字库的LCD 模块,该液晶模块的控制芯片为ST7290 包含国标1616 点阵的汉字字库,可以方便的显示汉字和图形,和飞梭键盘 一起构成友好的用户界面,如图9 所示。 key? SW-PB key? SW-PB key? SW-PB key? SW-PB Key1 Key2 Key3 Key4 Key1 SW SPDT ST7290带图形液晶 显示电路图(四)软件设计 软件采用 语言编写,采用前台后台的模式,在后台定时器中断处理中,完成键盘的扫描任务,外部中断 来处理飞梭键盘的事件,前台的主循环里来处理键盘按键操作,刷 新液晶屏显示,和更新AD9833 的频率和波形。程序的主流程 图如图10 所示: 图10 程序主流程图 (下转第17 2.步长因子μ对LMS算法收敛性能的影响 参数设置跟5、1 中其他设置一样,只是步长因子μ分别 取0.005 和0.01 以及0.05。 看出迭代次数大约200 次就收敛了,图 看出迭代次数约100 次收敛,图7 迭代次数10 次左右收敛。从图4、 可以看出随步长因子μ的增加收敛速度越快。从中我们也能看出,随着步长因子的增加,收敛后的均方误 差的震荡加剧,也就是说明随步长因子的增加会加重算法的 失调。 100 200 300 400 500 600 700 0.20.4 0.6 0.8 LMS算法收敛曲线迭代次数 100200 300 400 500 600 700 0.20.4 0.6 0.8 LMS算法收敛曲线迭代次数 误差收敛图误差收敛图 100 200 300 400 500 600 700 0.20.4 0.6 0.8 LMS算法收敛曲线迭代次数 迭代步长μ为0.05的均方误差收敛图 3.天线阵元数M 在LMS 算法中对均方误差的影响 参数设置同5、1 中的设置,除了天线阵元数M 依次换成 12 和20。从图8 可以看出均方误差收敛大约在400 次迭代, 能看出均方误差大约近300次迭代收敛。通过图4, 可以看出LMS算法随天线阵元数的增加均方误差收 敛速度加快。并且通过这 图的比较可以发现,在均方误差收敛后,随着天线阵元数的增加均方误差震荡幅度逐渐降低。 100 200 300 400 500 600 700 0.20.4 0.6 0.8 LMS算法收敛曲线迭代次数 100200 300 400 500 600 700 0.20.4 0.6 0.8 LMS算法收敛曲线迭代次数 为20的均方误差收敛图(六)结论 综上所述,从智能天线的原理角度出发,引出 MMSE-LMS 自适应波束形成,通过对其推导以及仿真,我们知道MMSE-LMS 算法在智能天线中能加强期望信号,有效抑制非期望信号。 其收敛快慢与稳健性随天线阵元数的增加而加速收敛并且更 加稳健。但就其算法而言,其收敛速度,以及算法失调都由 步长因子决定,并且两者不能同时达到,因此需要根据环境 权衡步长因子的取值。但就MMSE-LMS 自适应算法而言,其缺 点是收敛速度较慢,但其优点是算法简单,硬件实现起来成 本低,因而也就运用最为广泛,值得探讨。 【参考文献】 arryL.V rees.最优阵列处理技术[M].汤俊,等译.北京: 清华大学出版社,2008.1. imitris anolakis,Vinay k.Ingle,Stephen ogon.Statistical daptiveSignal Processing[M ].北京:清华大学 出版社,2003.8. 金荣洪,耿军平,范瑜.无限通信中的智能天线[M].北京:北 京邮电大学出版社,2006.6. 吴立早,张克芳.智能天线的现状及其相关技术综述[J].舰船电子对抗,2005,28(2):18- 21. (上接第30 AD9833的主要任务就是完成正弦波形的迅速建立和频率 的快速切换,可以通过软件设置不同的频率控制字来达到切 换频率的目的。在软件程序中,只要定时通过SPI 向AD9833 写入不同的频率控制字,就可以控制信号的输出。在编程中 需要注意的是,由于 AD9833 的频率控制字是 16 位的,因此 对于SPI 的写操作来说,需要分两次完成,还要注意AD9833 的数据位的写入顺序,因为其数据格式是高位在前,低位在 (五)结论经测试,该信号发生器能产生正弦波、方波和三角波三 种周期性波形,波形失真极小,输出信号频率在 10Hz~2MHz 范围内可调,输出信号频率稳定度优于10 -3 ,输出正弦波信号 的电压峰-峰值 Vopp 0~5V范围内可调。其结果表明,基DDS所实现的低频信号发生器,无论是频率的精确度,还 是波形的低失真方面,效果都很理想。 【参考文献】 ].电工理论与新技术2004 年学术研讨会论文集[C 9833Low Pow er Program ataSheet. eviceInc,2003. 芯片实现水声遥控信号的合成[J].电子产品世界,2007. 9833型高精度可编程波形发生 器及其应用[J].国外电子元器件,2008.