摘要：文中介绍了基于DDS技术的FSK遥测发射机的构成原理，主要技术问题和解决办法，以调试方法和研制结果。该遥测发射机电路结构简单，调试方便，频率稳定度高达10-5量级，杂波抑制比大于45dBc。
关键词：DDS技术 FSK 遥测发射机 频率稳定度
中图分类号：TN832 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2014）01-0093-01
直接数字频率合成（DDS）技术的出现打破了传统频率合成技术的束缚，具有许多传统频率合成方法难以获得的优点，如频率转换速率快、相位噪声低、相位连续、控制方便等。利用DDS所具有的这些优点来实现FSK调制可以克服基于锁相调频电路无法响应到零频的缺点，并解决了发射机的高频响应问题。
1 FSK调制
FSK（Frequency Shift Keying）是用载波的频率来传递数字信息，即用所传达的数字信息控制载波的频率。2FSK的调制方式主要有直接调频法和频率键控法。直接调频法是用数字基带矩形脉冲控制一个振荡器（如锁相环合成频率源）的电压等参数，直接改变振荡频率，使输出得到不同频率的已调信号。频率键控法是用数字矩形脉冲控制电子开关，使电子开关在两个独立的振荡器之间进行转换，从而在输出端得到不同频率的已调信号。
直接调频法存在的缺点是调制信号频谱必须处于环路滤波器通带之外，换言之，滤波器带宽必须低于调制信号可能出现的最低频率。此外，锁相调频方式对于多位连续的常0和常1码元调制，会出现中心频率偏移Δf，导致地面站接收机的AFC再跟踪原来的中心频率而无法正常解调。而对于频率键控法，在S波段下，射频开关的隔离度在工程应用中很难满足通道的隔离度要求，同时两个射频频率源的实现也将使系统电路更复杂，很难实现小型化设计。
本文将DDS技术应用于FSK的产生当中，有效地克服了以上两种方式的缺点，调制信号码速率可达到2Mbps以上，高码速率调制信号能够满足系统传输多路遥测数据的要求，宽带调制特别适合图像信号的传输特性。
2 遥测发射机的构成和工作原理
来自通信主机的PCM信号送到发射机以后，对DDS芯片进行FSK调制，得到标准FSK信号，与本振信号上变频后得到需要的S波段的FSK信号，经放大滤波后再通过功放加隔离器后发射出去，框图如图1所示。
3 主要技术问题及解决方法
3.1 频率稳定度
遥测发射机的一项重要指标就是频率稳定度。在DDS技术方案中，这项指标主要取决于本振信号源。为实现良好的参考信号，本方案选用SILICON LABS的公司的晶振作为参考源。LVDS方式信号输出，全温度范围频率稳定度为20ppm的XO。当环境温度为-40～+85℃，选择频率稳定度指标为20ppm的晶振，最终得到的发射信号频率稳定度达到2×10-5，满足技术指标的需求。
3.2 DDS芯片及控制电路
框图的核心电路是DDS，选用AD公司最新开发的AD9910芯片，其优势较在于输出频率更高，可达400MHz，且相位噪声≤-123dBC/Hz@1KHz。沿用既往遥测发射机成熟的方案，PCM对DDS芯片进行FSK调制，得到FSK基带信号。
3.3 混频器电路
混频器采用hittite公司的HMC213MS8，采用微型MSOP8表贴封装，是一款无源的MMIC混频器。该芯片要求本振功率为+10dBm，在此条件下得到的典型插损指标为9dB，且本振功率越大，相应的插损指标就越小，输出信号相对较大。
3.4 滤波器电路
滤波电路选用了长峰SAW声表滤波器，要求插损为4dB，带外抑制为50dB，封装为D1104小型插脚器件，具有体积小，带外抑制高的优点。
3.5 功放电路
功放电路选用了成都亚光的集成功放模块，输出功率不小于4.5W，功放漏极效率大于25%。谐波抑制度为50dB。该功放模块采用二次封装形式，内部用Rogers4350的基板，功放级的放大管是主要的发热源，该管子底部为散热面，与功放壳体相连，传导散热。
3.6 隔离器电路
隔离器电路选用了电子9所的GDZ系列带线隔离器，工作频率为2.2～2.3GHz，正向损耗0.35dB，反相隔离大于20dB，驻波比1.25，可负载功率20W。可以保证发射机输出功率不受负载驻波的牵引而变化。
4 产品研制结果
根据上述工作原理和技术措施，设计并加工出遥测发射机，并对DDS信号产生电路、放大链路、滤波电路和整机进行精心调试。
在DDS信号产生电路调试过程中，正确设置两个频点，使调制信号的正负频偏对称、功率稳定。整机调试中，要对信号产生电路和射频放大电路和滤波电路的各个测试点进行检测，调整每个放大器的输入功率，配合放大增益保证放大链路工作在线性放大状态，使杂波抑制度满足要求。在放大链路之间放置匹配衰减器，保持电路的阻抗匹配，满足末级功放模块的功率输入。
遥测发射机的主要性能指标达到：（1）工作电压18V～36V，电流0.6～2.0A；（2）发射机的输出功率大于4W；（3）频率稳定度可达±3×10-5；（4）可传输2Mbps调制信号，调制频偏±700kHz；（5）谐、杂波抑制度可达45dBc。
5 结语
本设计的S波段调频遥测发射机，经过应力筛选试验和质量大纲规定环境试验考核，其技术指标均满足系统要求。该方案电路结构简单，调试方便，指标一致性好，工作稳定可靠。所用的调制芯片DDS已广泛成功的使用在多个型号上面，通过多轮的发展滚动和技术跟踪，设计手段成熟，开发风险小，技术状态固定，各指标受温度影响有限，适合批量生产。基于该方案的遥测发射机已圆满完成飞行试验。
参考文献
[1]王铮，范中国，王晓远.基于DDS技术的S波段FSK发射机的设计与实现[J].科学技术与工程，2009年12期.
[2]蔡元存，戚华兴，吴以华.S波段锁相环调频发射机设计[J].遥测遥控，2011年02期.
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