AD9857在DVB-T调制器系统中的应用
本文基于dvb-t标准设计并实现了一个cofdm调制器。设计中，使用了altera公司的stratix系列ep1s25f672c7的fpga和analog devices公司的数字正交上变频器ad9857。本系统设计简单，工作稳定，输出信号的信噪比可以达到55db以上，能够以较低的复杂度得到较高的系统性能。
1 dvb-t调制器的系统方案
dvb-t调制器中cofdm调制系统是调制器中的主要部分，也是抗多径的ofdm技术在宽带无线通信中一个很好的利用。调制系统框图如图1所示。
从图中可以看出，发射端首先由信源去复用电路将输入的ts码流分解成两个独立的连续数据流，每188字节为一个传输包;然后对每一路数据进行加扰、rs编码、外交织、卷积编码，在去复用电路中将两路合二为一（一般分层模式下用到两路流，其它模式只对一路去复用），再经比特交织器和符号交织器完成整个信道编码。编码后数据经过映射调制到对应的星座图上成为数据载波。ofdm帧形成部分将数据载波、导频载波（pilot）和tps信道传输参数信令载波按照帧结构的要求组合在一起，形成完整的ofdm符号和帧。根据ofdm调制原理，将各个载波经过ifft变换得到时域的数据流。之后，在每个ofdm符号前插入保护间隔，再经过d/a上变频最终形成中频信号发射到信道中去。
可见，一个cofdm调制器主要由ts码流接入、信道编码调制和d/a上变频这三个模块组成。因此，d/a上变频的好坏，直接影响调制器的性能。
2 d/a上变频的原理
一般调制器的上变频可以采用模拟方式和数字方式两种方案，图2为一简单模拟上变频的实现电路，它的原理就是利用压控振荡器的振荡频率来实现调频。首先，输入信号经过vco与本振信号混频后得到和频与差频信号；这些信号经过高通滤波器以后，滤除掉低频分量，高频分量就可以经过放大器传输到信道中去。由于模拟电路的一些固有缺陷，例如抗干扰能力较差，精度较低等，所以这种上变频实现方法的稳定性和可靠性都较差。
随着高速器件和软件无线电技术的发展，数字上变频技术逐渐突破了模拟上变频的不足，具有调制中心频率可调、频偏可编程、调制方式可重组、调制码速率高、可实现较高的频响、可以与编码器合并扩展功能很强等优点，成为今后调制器的发展主流。
目前常用的数字上变频芯片是ad9856和ad9857，这两个芯片都是由ad公司生产的通用、高性能的数字上变频器件,具有集成度高、性能好、功耗低等特点，使用这两个芯片可以很容易实现信号的数字正交调制。ad9857与ad9856相比，还有如下的不同点：
（1）ad9857集成的是一个14bit的d/a转换器，而ad9856集成的则是一个12bit的d/a转换器，这样在数据的精度上，ad9857比ad9856高了大约6db。
（2）ad9856需要3v电压供电，而一般的微控制器的工作电压是3.3v或5v，这样就需要一个电压转换芯片来进行电平适配。ad9857的工作电压是3.3v，可以与其他芯片共用一个电源。
（3）由于ad9857配置完成以后会产生一个pdclk信号，而ad9856并不能返回这样一个信号，因此送入ad9857调制的i/q两路信号的平衡性比ad9856要好，这样可以防止在进行ofdm调制时出现载波丢失现象。
（4）ad9857还具有输出电平控制功能，可以根据接收机的需要，动态的调节输出信号的电平。
鉴于ad9857的优点，以及dvb-t系统的具体需要，本文讨论了一种基于ad9857的数字上变频的实现方法。
3 ad9857工作原理
ad9857主要有三种工作模式：正交调制模式、单频输出模式和插值dac模式。三种工作模式的选择是通过对控制寄存器的编程来实现的,在本系统中使用的是正交调制模式。
在正交调制模式下，ad9857通过管脚pdclk/fud对数据输入端提供一路同步时钟，用于同步i/q两路数据的输入。i/q两路数据共用14bit 的数据线，所以pdclk 的时钟频率应该是单独的i 路或q路数据速率的2倍，i/q数据分时送入片内的demux解复用为并行的i/q两路数据，它们将依次经过两个插值滤波器。经滤波后， i/q 数据分别与两个正交的余弦函数相乘后再相加（或相减）为一路信号。因为dac 使用零阶保持采样， 所以信号在进行d/a转换前需要经过一个反sinc补偿的模块，以上过程均发生在数字域，最后数字中频信号送入dac进行数模变换产生两路差分的模拟信号输出。
ad9857内部集成了一个数字直接频率合成器（dds）用来产生数字的正、余弦波作为载波。dds的32位频率控制字（ftword）通过同步串行口进行配置。ad9857内部共有4组寄存器，每一组都可存储32位频率字，这种特性允许输出载波频率根据需要灵活及时地改变。通常,要使一个高质量的振荡器具有100m～200mhz 的频率动态范围是非常困难的, 而ad9857 则允许使用一个较低频率的振荡器, 它可以将其内部的参考时钟通过倍频来产生sysclk,通过公式fout=(ftword×sysclk)/232就可以把基带信号调制成任意频率的中频信号。
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从图中可以看出，发射端首先由信源去复用电路将输入的ts码流分解成两个独立的连续数据流，每188字节为一个传输包;然后对每一路数据进行加扰、rs编码、外交织、卷积编码，在去复用电路中将两路合二为一（一般分层模式下用到两路流，其它模式只对一路去复用），再经比特交织器和符号交织器完成整个信道编码。编码后数据经过映射调制到对应的星座图上成为数据载波。ofdm帧形成部分将数据载波、导频载波（pilot）和tps信道传输参数信令载波按照帧结构的要求组合在一起，形成完整的ofdm符号和帧。根据ofdm调制原理，将各个载波经过ifft变换得到时域的数据流。之后，在每个ofdm符号前插入保护间隔，再经过d/a上变频最终形成中频信号发射到信道中去。
可见，一个cofdm调制器主要由ts码流接入、信道编码调制和d/a上变频这三个模块组成。因此，d/a上变频的好坏，直接影响调制器的性能。
2 d/a上变频的原理
一般调制器的上变频可以采用模拟方式和数字方式两种方案，图2为一简单模拟上变频的实现电路，它的原理就是利用压控振荡器的振荡频率来实现调频。首先，输入信号经过vco与本振信号混频后得到和频与差频信号；这些信号经过高通滤波器以后，滤除掉低频分量，高频分量就可以经过放大器传输到信道中去。由于模拟电路的一些固有缺陷，例如抗干扰能力较差，精度较低等，所以这种上变频实现方法的稳定性和可靠性都较差。
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