基于dsp和dds的商品防竊監(jiān)視器掃頻信號(hào)源_第1頁(yè)
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1、基于DSP和DDS的商品防竊監(jiān)視器掃頻信號(hào)源1引言引言商品防竊監(jiān)視器(ElectronicArticleSurveillance)簡(jiǎn)稱EAS,是目前超市普遍使用的安檢防竊設(shè)備。其原理是由發(fā)射電路產(chǎn)生7.8MHz~8.8MHz的掃頻信號(hào),該信號(hào)由近場(chǎng)天線發(fā)射,當(dāng)天線附近有標(biāo)簽存在時(shí)(標(biāo)簽為高Q值的LC振蕩回路,諧振中心頻率為7.8MHz),標(biāo)簽發(fā)出諧振電磁波信號(hào),該信號(hào)被EAS接收天線接收,經(jīng)解調(diào)、放大和數(shù)字化處理后,最終發(fā)出報(bào)警信息。傳

2、統(tǒng)的掃頻信號(hào)發(fā)生電路通常包含變?nèi)荻O管組成的LC振蕩回路,通過(guò)周期性地改變二極管的偏壓來(lái)改變振蕩頻率。由于分立元件參數(shù)的一致性差,振蕩頻率難以精確控制,頻率變化的線性度、掃頻寬度等諸多指標(biāo)也受到元件性能的嚴(yán)格約束。在數(shù)字化技術(shù)飛速發(fā)展的今天,由直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)產(chǎn)生所需要的信號(hào)波形,是EAS掃頻信號(hào)發(fā)生電路發(fā)展的趨勢(shì)。筆者采用AD公司的AD9834型DDS實(shí)現(xiàn)掃頻信號(hào)合成,同時(shí),考慮到信號(hào)的高速頻率變化特點(diǎn),需使用數(shù)字信號(hào)處

3、理器(DSP)對(duì)AD9834進(jìn)行控制。筆者采用TI公司的TMS320VC5410型數(shù)字信號(hào)處理器(以下簡(jiǎn)稱C5410)。下面介紹這些器件的特點(diǎn)及電路實(shí)現(xiàn)方法。2TMS320VC5410TMS320VC5410和AD9834AD9834簡(jiǎn)介簡(jiǎn)介本設(shè)計(jì)要求C5410通過(guò)多通道緩沖串行口向AD9834發(fā)送命令和數(shù)據(jù),由AD9834產(chǎn)生EAS系統(tǒng)需要的掃頻信號(hào)。C5410是TI公司生產(chǎn)的新一代低功耗TMS320C5000系列定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器,

4、它有3個(gè)高速、全雙工、多通道緩沖串行口(McBSP),每個(gè)串行口可以支持128個(gè)通道,速度可達(dá)100Mbs。該系列提供的McBSP支持多種串行通信的方式和協(xié)議,可以根據(jù)用戶的不同需要進(jìn)行配置。多通道緩沖串行口遵循SPI協(xié)議是以主從方式工作的,這種模式通常有1個(gè)主設(shè)備和1個(gè)或多個(gè)從設(shè)備,其接口包括以下4種信號(hào):串行數(shù)據(jù)輸入(也稱為主進(jìn)從出或MISO);串行數(shù)據(jù)輸出(也稱為主出從進(jìn)或MOSI);串行移位時(shí)鐘(也稱為SCK);從使能信號(hào)(也稱

5、為SS)。McBSP的時(shí)鐘停止模式與SPI協(xié)議兼容,當(dāng)McBSP處于時(shí)鐘停止模式時(shí),發(fā)送器和接收器是內(nèi)部同步的。AD9834的原理框圖如圖1所示。它使用的DDS技術(shù)是一種利用正弦信號(hào)相位線性增加的原理直接由數(shù)字累加和數(shù)模轉(zhuǎn)換合成所需頻率的技術(shù)。AD9834主要由數(shù)控振蕩器(NCO)、相位調(diào)制器、正弦查詢表ROM和1個(gè)10位DA轉(zhuǎn)換器組成。數(shù)控振蕩器和相位調(diào)制器主要由2個(gè)頻率選擇寄存器、1個(gè)相位累加器、2個(gè)相位偏移寄存器和1個(gè)相位偏移加法

6、器構(gòu)成,它的最高工作頻率可達(dá)50MHz。點(diǎn)擊看原圖4硬件設(shè)計(jì)方案和軟件實(shí)現(xiàn)硬件設(shè)計(jì)方案和軟件實(shí)現(xiàn)41硬件設(shè)計(jì)方案硬件設(shè)計(jì)方案基于上述設(shè)計(jì)思想的硬件連接方案如圖3所示,包括C5410、10MHz晶體振蕩器、AD9834及濾波放大電路。由于AD9834的電源電壓在23V到55V范圍內(nèi)可選,C5410的電源電壓為33V。所以在連接時(shí)無(wú)需電平轉(zhuǎn)換。10MHz晶體振蕩器向C5410提供輸入時(shí)鐘。初始化C5410使其工作頻率為100MHz,因?yàn)橹挥?/p>

7、此時(shí)才能使其定時(shí)器周期寄存器從TOUT引腳輸出50MHz時(shí)鐘信號(hào)。該時(shí)鐘信號(hào)輸出到AD9834的MCLK腳,作為AD9834的工作時(shí)鐘。理論分析指出:輸出信號(hào)的相位噪聲取決于時(shí)鐘信號(hào)的相位噪聲,在輸出信號(hào)頻率不變的情況下,輸入時(shí)鐘信號(hào)頻率越高,相位噪聲惡化越小。點(diǎn)擊看原圖濾波放大電路對(duì)AD9834輸出的掃頻波信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步濾波處理和幅度放大,以濾除高頻信號(hào)干擾和噪聲,將信噪比控制在允許范圍內(nèi)。由于雜波信號(hào)干擾,從AD9834出來(lái)的掃頻信

8、號(hào)在沒(méi)有濾波的情況下含有豐富的高頻成分,采用RC或LC無(wú)源濾波電路處理后可以得到一組以82MHz為中心頻率,掃頻范圍在77MHz~87MHz的較為清晰的掃頻波。具體實(shí)現(xiàn)方案是先通過(guò)由1只去耦電容器和1只電阻器組成的RC回路濾掉由:DDS輸出的掃頻信號(hào)中的高頻成分,然后使用帶有電感器的復(fù)式濾波電路(可以選擇LC濾波電路),經(jīng)電感器濾波后不但負(fù)載電流及電壓的脈動(dòng)減小,而且波形也變得平滑,L、c的具體值可由f=1(LC)12求得,其中f=8.

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