一种基于dds的宽带快速调频接收机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种接收机，特别是适用于宽频带电磁辐射频谱监测的基于DDS 的宽带快速跳频接收机。
【背景技术】
[0002] 现代社会随着各类电子产品的大量应用，人们对电子产品所产生的电磁辐射强度 也越来越关注，如手机、微波炉、电视机、无线WIFI等常用家电。而且各类电子产品使用的 电磁波频率也越来越高，从过去几百KHz的中波广播、到几百MHz的调频广播和电视、到如 今手机、无线WIFI等都使用到了几 GHz的频率，可以预见厘米波和毫米波已离我们的生活 越来越近。随着人民生活水平的提高，人们对电磁环境的安全问题的认识水平得以提高。在 欧美一些发达国家的某些公共场合，要求手机用户禁止在该区域内接听或拨打手机，甚至 要求关闭手机。电磁辐射到底对人体有没有危害，危害有多大，关于这个问题目前还没有一 个专业的答案。但是，通常认为高能量的电磁波脉冲会对健康产生不利影响。而从量子学 角度看，高频信号比低频信号危害更大。
[0003] 直接数字合成器（DDS)技术具有相对带宽宽，频率捷变速率快，频率分辨率高，输 出相位连续等特点。但它的全数字结构也造成其具有如下缺点：受器件的影响，如DA、ROM 的速度限制，时钟频率一般最高为2GHz，其输出频率一般只能达到时钟频率的0. 4倍，在其 高频段输出时，杂散电平也相对较大。
[0004] 采用DDS+倍频技术，利用DDS中杂散较低的低频有效宽带信号，通过倍频扩展其 上限频率，获得高频段的宽带信号。倍频技术有很多方法，如阶跃管倍频、乘法器倍频、晶体 管有源倍频、锁相环（PLL)倍频等。相对来说，阶跃管倍频和晶体管有源倍频是一种窄带倍 频，需要相应的匹配电路才能正常工作。PLL倍频是一个环路负反馈的过程，频率锁定需要 一定时间，通常是几百微妙。乘法器倍频工作带宽较宽，可倍频程工作，但倍频次数较低，倍 频增益小。倍频次数一般为X2或X4。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是设计一种基于DDS的快速跳频接收机用于宽带电磁频谱实 时监测。
[0006] 本实用新型公开了一种基于DDS的宽带快速跳频接收机，包括依次连接的第一单 刀双掷开关、两个前置放大滤波器、两个混频器、第二单刀双掷开关、中频处理通道、模数转 换器以及主控芯片；主控芯片分别控制第一单刀双掷开关和第二单刀双掷开关，并通过可 变本振模块连接第三单刀双掷开关，第三单刀双掷开关分别连接所述两个混频器。
[0007] 本实用新型中，所述两个前置放大滤波器包括第一通道前置放大滤波器和第二通 道前置放大滤波器，分别对应第一混频器和第二混频器。
[0008] 本实用新型中，所述可变本振模块包括依次连接的直接数字合成器、第一单刀四 掷开关、四组倍频放大滤波电路以及第二单刀四掷开关，其中直接数字合成器接收主控芯 片发出的DDS频率控制信号，第一单刀四掷开关和第二单刀四掷开关接收主控芯片发出的 开关控制信号。
[0009] 本实用新型中，所述倍频放大滤波电路包括依次连接的第一放大器、乘法器倍频、 第一滤波器、第二放大器以及第二滤波器。
[0010] 本实用新型中，所述中频处理通道包括依次连接的第一放大滤波器、第三混频器、 第二放大滤波器以及对数检波器。
[0011] 本实用新型在基于DDS的快速跳频接收机中，采用DDS作为低频可变频率源，利用 倍频器加滤波的方式获得混频所需的高频本振。跳频接收机采用二次变频超外差接收机模 式。为抑制镜像频率的干扰，整个接收机通过微波开关切换成两个通道进行接收。
[0012] 本实用新型的可变本振跳频速度快，接收机能够在Ims内扫描4GHz带宽，使得信 号捕获概率显著提升。
[0013] 需要特别说明的是，本实用新型的改进点在于硬件的构成和连接关系，不依赖于 任何本领域技术人员需要创新的软件程序和控制方法。本领域技术人员看到本申请的硬件 构成后，能够依据本申请公开的内容，解决本申请所提出的技术问题，达到本申请所述的技 术效果。
【附图说明】
[0014] 图1是跳频接收机组成示意图。
[0015] 图2可变本振模块组成示意图。
[0016] 图3是倍频放大滤波器示意。
【具体实施方式】
[0017] 如图1~图3所示，本实用新型公开了一种基于DDS的宽带快速跳频接收机，包括 依次连接的第一单刀双掷开关、两个前置放大滤波器、两个混频器（乘法器）、第二单刀双 掷开关、中频处理通道、模数转换器以及主控芯片；主控芯片分别控制第一单刀双掷开关和 第二单刀双掷开关，并通过可变本振模块连接第三单刀双掷开关，第三单刀双掷开关分别 连接所述两个混频器。所述两个前置放大滤波器包括第一通道前置放大滤波器和第二通道 前置放大滤波器，各自对应连接第一混频器和第二混频器。所述可变本振模块包括依次连 接的直接数字合成器、第一单刀四掷开关、四组倍频放大滤波电路以及第二单刀四掷开关， 其中直接数字合成器接收主控芯片发出的DDS频率控制信号，第一单刀四掷开关和第二单 刀四掷开关接收主控芯片发出的开关控制信号。所述倍频放大滤波电路包括依次连接的第 一放大器、乘法器倍频、第一滤波器、第二放大器以及第二滤波器。所述中频处理通道包括 依次连接的第一放大滤波器、第三混频器、第二放大滤波器以及对数检波器。
[0018] 该接收机通过DDS频率调节字改变输出信号的频率，并通过几级倍频迅速倍频至 所需本振，再通过混频、下变频、检波等处理输出相应频点的幅度，以实现频谱监测的功能。 由于采用倍频技术实现可变本振，使得该接收机能够在Ims内扫描4GHz带宽，显著提高了 信号捕获概率。本实用新型具有以下显著优点：（1)跳频速度快；（2)信号捕获概率高；（3) 成本低，开发周期短。
[0019] 实施例1
[0020] 本实用新型工作原理如下：
[0021] (I)FPGA通过SPI接口将某一频率调节字写入DDS寄存器，以使DDS输出信号切换 至新的频率（f^)并驻留一段时间。?·_与频率调节字（FTW)和DDS系统时钟（SYSCLK)有 如下关系。
[0022] fout = FTW X SYSCLK/2 Ν
[0023] 其中，N是FTW的位宽。DDS经过几个系统时钟周期（约几十纳秒）就能切换到新 的频率输出正弦波信号。
[0024] (2)将DDS输出的正弦波信号经过几级倍频并滤波后，倍频至所需频率作为接收 机混频本振。每一级倍频为X2或X4,以2倍频为例，如果原始信号为：
[0025] vc(t) = VsCos ω t
[0026] 其中，Vs为信号幅度，ω为信号角频率。则经过X2倍频以后得到
[0027]
[0028] 其中，k为倍频系数。
[0029] 与利用锁相环（PLL)倍频不同，利用倍频器倍频必须在倍频器后加带通滤波器。 如果所要监测的电磁频谱很宽，则必须采用多个通道分段处理，多个通道之间切换利用 FPGA直接控制。与锁相环相比，倍频过程所需时间可忽略不计。
[0030] (3)该可变本振与天线通道经过