CN102970034B - 一种用于短波接收机射频模块的高精度本振输出方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于短波接收机射频模块的高精度本振输出方法，硬件包括上位机、单片机C8051F121、频率计数器、DDS输出模块和温补晶振；本振输出采用DDS芯片控制输出的方式，采用精度小于15PPM的普通温补晶振为DDS芯片提供晶振；单片机C8051F121用于DDS频率输出设定，通过频率纠正参数标定计算获最终设定频率，完成频率纠正参数标定，实现频偏纠正，本发明：结构简单、节省硬件资源；输出信号稳定，抖动小，性能良好，可靠性高；利用普通器件实现高精度DDS本振输出，频率精度小于0.1PPM。

Description

一种用于短波接收机射频模块的高精度本振输出方法

技术领域

本发明涉及通信电子技术领域，特别涉及一种用于短波接收机射频模块的高精度本振输出方法。 

背景技术

直接数字频率合成技术(DDS) 研究与发展，有效地解决了信号频率的控制和稳定。DDS 是从相位概念出发，直接合成所需波形的一种新的频率合成技术。短波接收机射频模块主要通过数字控制方法从一个参考频率源产生多种频率，实现高速频率转换、高分辨率、高稳定度、低相位噪声以及输出信号易数字式调制的特点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种用于短波接收机射频模块的高精度本振输出方法，通过直接数字频率合成技术，使短波接收机射频模块实现高速频率转换、高分辨率、高稳定度、低相位噪声以及输出信号易数字式调制的特点。 

    为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：用于短波接收机射频模块的高精度本振输出方法，其特征在于，实现方法的硬件包括上位机、单片机、频率计数器、DDS输出模块、温补晶振和混频器； 

上位机中预装用于频率设定和参数设定的控制软件， 单片机采用C8051F121，频率计数器采用HEWLEET 53131A，温补晶振采用25MHz、精度15PPM温补晶振；上位机连接单片机C8051F121，单片机C8051F121通过SPI总线与DDS输出模块的输入端连接，DDS输出模块的输出端与混频器连接，DDS输出模块分别频率计数器、温补晶振连接；通过上位机设定频率值和参数值并传送给单片机C8051F121，单片机C8051F121程序根据给定频率值和参数值来设定DDS芯片输出频率；通过对频率纠正参数标定，达到DDS输出模块在正常工作时，其输出频率精度小于0.1PPM的技术指标，频率纠正参数标定的具体步骤包括：

1)        在上位机软件可以设定10个频率值，保证此频率值在DDS芯片正常输出范围之内，在15~90MHz范围内选取十个测试点，分别并将这些设定值依次通过串口发送给单片机C8051F121，单片机C8051F121程序根据给定频率值和参数值来设定DDS芯片输出频率；

2)        利用频率计数器测量每个设定值对应的DDS的实际输出频率，计算得出每一个设定频率点频率偏移值，通过纠正系数公式计算出频率纠正系数，纠正系数公式：

其中：

S为纠正系数；

S_i为每一个设定值求出的频偏系数；

f_i为实际测试频率，单位为MHz；

F_i为设定频率，单位为MHz；

n为频率采集数量；

3)        通过上位机软件将计算出的频率纠正系数写入C8051F121内部FLASH中，通过程序计算函数：

其中：

f是单片机C8051F121对DDS芯片的实际设定频率，即纠正后频率，单位为Hz；

Freq为单片机C8051F121对DDS芯片的预设定频率，单位为Hz；

S为纠正系数；

   计算获最终设定频率，完成频率纠正参数标定，实现频偏纠正，短波接收机射频模块的DDS正常工作下的输出频率精度小于0.1PPM。

本发明的有益效果是：结构简单、节省硬件资源；输出信号稳定，抖动小，性能良好，可靠性高；利用普通器件实现高精度DDS本振输出，频率精度小于0.1PPM。 

附图说明

图1为本发明原理图。 

具体实施方式

本发明设计的实现方案如图1所示，包括上位机软件、射频模块CPU（C8051F121）、频率计数器、DDS输出模块、温补晶振等。 

本振输出采用DDS芯片控制输出的方式，采用普通温补晶振（精度小于15PPM）为DDS芯片提供晶振，C8051F121为负责DDS频率输出设定的CPU。为了达到DDS正常工作下的输出频率精度小于0.1PPM的技术指标，需要一个频率纠正参数标定的过程。具体过程是，在上位机软件可以设定10频率值（保证此频率值在DDS正常输出范围之内，本设计在15~90MHz范围内选取十个测试点），分别并将这些设定值依次通过串口发送给C8051F121设定DDS频率输出，利用频率计数器测量每个设定值的DDS的实际输出频率，计算出得出每一个设定频率点频率偏移值，通过纠正系数公式： 

其中S为纠正系数、S_i为每一个设定值求出的频偏系数、f_i为实际测试频率（单位为MHz）、F_i为设定频率（单位为MHz）、n为频率采集数量。

计算出频率纠正系数，最后通过上位机软件将频率纠正系数写入C8051F121内部FLASH中，通过程序计算函数：

其中，f是CPU对DDS芯片的实际设定频率，即纠正后频率（单位为Hz）、Freq为CPU对DDS芯片的预设定频率（单位为Hz）、S为纠正系数。

计算出最终设定频率，完成频率纠正参数标定工作。实现频偏纠正，射频模块DDS正常工作下的输出频率精度小于0.1PPM。

本发明方案有如下特点： 

（a）结构简单、节省硬件资源； 

（b）输出信号稳定，抖动小，性能良好，可靠性高；

（c）利用普通器件实现高精度DDS本振输出，频率精度小于0.1PPM。

根据上述说明，结合本专业公知技术即可再现本发明的技术方案。 

Claims (1)

1.用于短波接收机射频模块的高精度本振输出方法，其特征在于，实现方法的硬件包括上位机、单片机、频率计数器、DDS输出模块、温补晶振和混频器；

上位机中预装用于频率设定和参数设定的控制软件， 单片机采用C8051F121，频率计数器采用HEWLEET 53131A，温补晶振采用25MHz、精度15PPM温补晶振；上位机连接单片机C8051F121，单片机C8051F121通过SPI总线与DDS输出模块的输入端连接，DDS输出模块的输出端与混频器连接，DDS输出模块分别与频率计数器、温补晶振连接；通过上位机设定频率值和参数值并传送给单片机C8051F121，单片机C8051F121程序根据给定频率值和参数值来设定DDS芯片输出频率；通过对频率纠正参数标定，达到DDS输出模块在正常工作时，其输出频率精度小于0.1PPM的技术指标，频率纠正参数标定的具体步骤包括：

1)        在上位机软件设定10个频率值，保证此频率值在DDS芯片正常输出范围之内，在15~90MHz范围内选取十个测试点，并分别将这些设定值依次通过串口发送给单片机C8051F121，单片机C8051F121程序根据给定频率值和参数值来设定DDS芯片输出频率；

2)        利用频率计数器测量每个设定值对应的DDS的实际输出频率，计算得出每一个设定频率点频率偏移值，通过纠正系数公式计算出频率纠正系数，频率纠正系数公式：

其中：

S为频率纠正系数；

S_i为每一个设定值求出的频偏系数；

f_i为实际测试频率，单位为MHz；

F_i为设定频率，单位为MHz；

n为频率采集数量；

3)        通过上位机软件将计算出的频率纠正系数写入单片机C8051F121内部FLASH中，通过程序计算函数：

其中：

f是单片机C8051F121对DDS芯片的实际设定频率，即纠正后频率，单位为Hz；

Freq为单片机C8051F121对DDS芯片的预设定频率，单位为Hz；

S为频率纠正系数；

   计算获最终设定频率，完成频率纠正参数标定，实现频偏纠正，短波接收机射频模块的DDS正常工作下的输出频率精度小于0.1PPM。