AD9857电力线通信发射机中的应用

1、ad9857电力线通信发射机中的应用电力线通信 (power line communication)技术作为一种新型的通信方式，被广泛用于远程监控指示、设备庇护、电力线自动抄表、电网负载控制和供电管理等领域。随着通信科技的不断进展，软件技术为电力线通信系统的设计提供了新的办法。基于软件无线电的电力线通信放射机硬件平台包括模块、ad9857上变频模块、滤波放大模块及其它模块。其中，fpga模块用于举行基带处理和系统控制。ad9857模块用于实现基带信号的数字上变频，并将基带信号变频为中频信号，然后通过滤波放大模块，送入电力线耦合模块。因此ad98-57是衔接数字信号和模拟信号的桥梁，其性能的好坏

2、将影响电力线通信的质量。1 ad9857的工作原理ad9857是由analog devices公司研发的14位积分数字上变频器件，具有200 mhz内部时钟速度。它集成了带锁定指示器的420倍可编程时钟倍频器，可提供高精度的系统时钟；可挑选单端或者差分输入参考时钟，输入时钟范围为1050mhz；具有14位duc、数据通道，且集成了两个插值及cic预先补偿滤波器，可接受复合iq数据输入；具有32位频率控制字，最高可产生90 mhz的载波输出，同时由dds提供正交载波，可实现pam、qam、ask、fsk等多种信号的上变频调制；具有10mhz串行通信控制接口，可与spi兼容；具有8位的输出幅度控制

3、及较好的动态输出特性，例如当输出65 mhz模拟信号时，其无杂散动态范围sfdr大于80 db。ad9857主要由14位并行数据输入接口、cic反转滤波器、固定插值因子滤波器、cic可编程插值滤波器、正交调制器、挺直数字频率生成器dds、反转sinc滤波器、14位dac以及串行通信端口、内部寄存器、时钟等部分组成。其系统结构与功能1所示。图1 ad9857的结构与功能框图ad9857有三种工作模式：正交调制模式、单频模式以及内插数模转换模式。此处选取正交调制模式。ad9857的核心部分是内插滤波器与正交数字混频器。内插滤波器通过在原始取样值附近增强新的取样值零值来增强输出信号的采样率，但在时域

4、中向数据插入零值时，信号将会在频域上产生原始信号频谱的镜像。因此，还需通过将镜像频谱滤除。正交数字混频器将内插后的iq信号与正交载波信号举行数字混频，来完成上变频过程。正交载波信号由挺直数字频率合成器dds产生，其载波频率可通过一个32位的寄存器控制，具有较高的频率精度。2 ad9857的初始化ad9857的初始化主要是通过对一个串行接口配置ad9857及其内部参数的方式举行。ad9857提供了一个灵便的同步串行通信口，该串口兼容motorola的609511 spi协议及intel8051ssr等协议，允许对配置ad9857的全部寄存器举行读写操作。同时，在支持单字节和多字节传输方式的状况下

5、还可支持先传msb，或先传lsb的传输方式，此处选用msb方式，其串口管脚包括cs、sdio、sd0、sclk和syncio。ad9857的一个串口通讯周期分为以下两个阶段：第一阶段是命令周期，即对ad9857的命令字节的写入。命令字节给ad9857的串口控制提供有关数据传输周期的信息，并可确定即将到来的数据传输是读还是写、数据传输的字节数以及传输的第一个字节的寄存器地址。其次阶段是数据传输周期。每个通讯周期的前8个sclk升高沿用来写ad9857的命令字节，其余的sclk升高沿是为了通讯周期的其次个阶段，即ad9857和系统控制器间的数据传输。ad9857的全部数据传输在sclk升高沿被寄存

6、，在下降沿被送出。图2所示是寄存器数据写时序图。syncio信号可用于串口同步。当传输一个周期后，为防止符号同步走失，应使syncio信号拉升为一高电平，并持续一个时钟周期，而后重新拉低，即开头下一个通信周期。在本系统中将ad9857配置为正交工作模式，需要设置的寄存器组共有8个，地址为00h07h，另外的18个寄存器与该工作模式无关，因而无需设置。串口中一个通信周期最多只能传输4个字节数据，因此，应分两个通信周期完成寄存器组的写入。在两个通信周期中，第一个命令字节和其中四个字节寄存器数据组成第一个通信周期；其次个命令字节和另四个字节寄存器数据组成其次个通信周期。内部控制寄存器地址分布范围为0

7、0h19h，其中00h和01h是共用的，可对ad9857的工作模式、凹凸位挨次、锁相环倍频数、串口工作模式、自动节能、cic溢出控制处理、pll锁相环失效处理等运行方式举行设置。从02h19h共分为4组相同结构的寄存器，每一组长度为6 byt-e，其中有存储dds的频率控制字、cic可编程插值滤波器的插值倍数n及输出增益控制。各组的值可以预先设定，在ad9857工作时可以通过挺直配置管脚ps0、psl来选定所需要的功能组，从而达到迅速更改工作参数的目的。此过程需用到的计算公式有：本系统参考时钟输入为10 mhz的单端时钟，设置pll时钟倍数为pll_mul=4，则系统时钟为sysclk=40

8、mhz。系统需要并口数据输入速率为pdclk=125 mhz，则按照公式：其中cic滤波器的插值倍数为n_cic=8，ad9857的载波频率为4 mhz，则混频器dds的输出频率即为fout_dds=4 mhz，其频率控制字寄存器ftw设置为0x19999999。3 ad9857的数据传输过程在完成初始化后，ad9857即进入正交调制模式。数据通过14位并行口送入。ad9857的数据传输接口3所示。各引脚功能为：dod13：数据传输端口，14位并行端口；pdclk：输入数据同步时钟，25 mhz，由ad9857提供应fpga；txenable：传输使能信号，当信号为0时，屏蔽输入数据，自动在i

9、q通道填0；当信号为1时，接收数据，当第一个升高沿来到时，开头接收数据。数据通过14位并行数据接口传输给ad9857，iq通道数据交替传输，每两次数据传输匹配为一组合法的i、q采样数据。两路数据再通过反转cic插值滤波器，预先补偿cic滤波器带来的衰减。之后，数据流过插值因子为4的固定内插滤波器和可编程cic滤波器。其中cic滤波器的插值率可通过寄存器设定，通常设置为4倍插值，便可经过两级内插滤波器提高信号采样率，同时低通滤波器滤除了因内插而产生的镜像频率。最后信号进入正交调制器，与正交载波信号举行数字混频(dds)，完成上变频处理。经上变频处理的信号再经过da转换，生成模拟中频信号输出。输出

10、的模拟信号通过差分信号iout输出，其输出范围为020 ma。4 基于ad9857的数字上变频电路设计基于ad9857芯片的信号上变频处理模块的主要任务是完成调制信号的上变频、dac转换、滤波放大和处理，最后将信号经过电力线耦合模块放射出去。该设计中，ad9857外部晶振用法10 mhz，内部经过4倍倍频，工作时钟为40 mhz。内部可编程cic内插系统为8，挺直数字频率合成器dds产生4 mhz载波信号。ad9857从fpga接收iq两路信号，经过32被内插后，与4mhz载波举行正交调制，之后，在经过da转换将其变为电流信号，最后用法adtl-l把电流信号转化为信号。因为ad9857输出信号存在镜频干扰。可用法模拟带通滤波器举行信号处理，带通滤波器通带频率为3 mhz-5 mhz，通