正交調制是一種常用的調制技術。在以往的通信系統中，一般都由模擬電路實現，由于很難保證兩路載波的正交性，調制的效果往往不太理想，因而逐漸被數字調制所取代。AD9856是AD公司生產的一種通用、高性能的數字正交上變頻器件，具有集成度高、性能好、體積小、功耗低等特點，使用該器件很容易實現信號的數字正交調制。
1 AD9856的結構和工作原理
　　AD9856內部電路結構如圖1所示。主要分為數據復合、過采樣" title="過采樣">過采樣濾波、正交調制、數模轉換和控制電路等單元。

1.1 數據復合
　　AD9856內部的數據格式是12bit" title="12bit">12bit的二進制補碼。但數據輸入接口能支持3種字長：12bit(D11～D0)，6bit(D11～D6)，3bit(D11～D9)。因此需要一個數據復合器將輸入的數據進行復合，形成12bit的統一格式。另外，基帶信號的I、Q分量是交替輸入的，所以數據復合器還需對輸入數據進行識別，將其轉換成I、Q兩路并行數據流，送往下一級電路。
1.2 過采樣濾波
　　由數據復合器輸出的并行I/Q數據流需經過濾波器進行過采樣。AD9856的過采樣濾波器分為兩級：半帶濾波器(HBF)和級聯積分梳狀(CIC)濾波器，它們都具有低通的頻響特性。而HBF又分為三級：HBF1、HBF2、HBF3，其中HBF3是可選的。
　　每一級HBF可使數據的采樣率提高一倍。為了使信號頻帶處于濾波器通帶的平坦部分，就要提高HBF的截止頻率。也就是說數據在輸入AD9856之前要進行過采樣。一般情況下，兩倍的過采樣率已經足夠。
　　AD9856中的CIC實際上是一個可編程的過采樣濾波器，過采樣率的范圍是：2≤R≤63。隨著R的改變，CIC會引入不同的插入損耗。為了補償這一損耗，用戶可以設置CIC增益位，使得CIC的輸出增大一倍。但在這種工作模式下，必須確保輸出信號不會溢出。
1.3 正交調制
　　AD9856的正交調制就是將基帶信號的頻譜頻移到所需要的載波頻率上(即通常所說的上變頻)。正交調制所需要的余弦、正弦兩路數字載波由一個高速的直接數字綜合器(DDS)產生，其頻率可通過設置相應的寄存器來控制。這兩路數字載波分別與CIC輸出的I、Q兩路數據相乘，然后再相加或相減，即得到調制后的數字中頻信號。
　　CIC輸出的I/Q數據的采樣率與DDS數字載波的采樣率是相同的，也就是AD9856的系統時鐘頻率(SYSCLK)。所以調制后的信號實際上是一組采樣率為SYSCLK的數據流。
1.4 數模轉換
　　調制后的數字信號要經過一個12位的DAC，轉換成模擬信號。DAC通過零階保持實現數模轉換。由于零階保持效應，其輸出信號的頻譜實際上是被SINC包絡加權過的。因此需要在DAC前面加上一個反SINC型濾波器(ISF)，對輸入數據流進行預處理，以校正SINC包絡造成的失真。
　　數模轉換過程會在n×SYSCLK±F_CARRIER(n＝1、2、3)處產生干擾信號，這些干擾信號可以通過一個外接RLC濾波器濾除。一般情況下，使用一個7階橢圓低通濾波器即可。AD9856提供兩路互補的兩個電流輸出，輸出電流的滿額值I_OUT范圍是5～20mA，可通過電阻RSET來設置，關系為：
　　R_SET＝39.936/I_OUT
1.5 控制單元
　　AD9856提供了一個靈活的同步串行通信端口，該串口" title="串口">串口與絕大多數同步傳輸格式(例如Motorola 6905/11 SPI 和Intel 8051 SSR協議)相兼容。所以很容易實現與微控制器或微處理器的接口。這個接口可以讀寫AD9856的所有寄存器。
　　控制單元根據各個寄存器的內容，設置AD9856的工作模式。AD9856還提供了一個與AD8320(可編程電纜驅動放大器)進行通信的串口。控制單元可以通過這個串口直接設置AD8320的增益。
2 AD9856的使用方法
2.1 時鐘設置
　　AD9856內部時鐘都是由基準時鐘(REFCLK)倍頻或分頻產生的，輸入數據的采樣時鐘也必須與基準時鐘同步，所以整個系統的各個時鐘頻率之間都有嚴格的整倍數關系，以保證系統正常工作。定義fW為K－bit字(K＝3、6、12)的輸入頻率。則fW與REFCLK、SYSCLK之間的關系為：
　　SYSCLK＝REFCLK×M＝(2HNf_W)/I (1)
　　其中H、N、I、M為整數并定義如下：
　　H＝1為HBF3旁路
　　H＝2為HBF3選通
　　M＝1為REFCLK倍頻旁路
　　4≤M≤20為REFCLK倍頻選通
　　I＝1為12bit字輸入
　　I＝2為6bit字輸入
　　I＝4為3bit字輸入
　　N＝CIC內插率(2≤N≤63)
　　DDS產生的載波頻率不能超過SYSCLK的40%。SYSCLK最高可達200MHz，因此載波頻率不能超過80MHz。用戶應根據輸入數據的采樣率，選擇一精確的REFCLK。并根據要求的載波頻率選定時鐘倍頻系數M，使SYSCLK足夠高。而其他系數的確定則需滿足(1)式。
2.2 輸入數據格式
　　AD9856提供了兩種輸入數據的時序模式：突發模式" title="突發模式">突發模式和連續模式。在突發模式下，AD9856通過TXENABLE的上升沿來保持與輸入數據的同步。突發模式支持全部三種字長(12bit，6bit，3bit)。對于連續模式，TXENABLE可以看成數據輸入時鐘。該信號除了用來同步外，還可以指示輸入數據是I路還是Q路(1表示I路，0表示Q路)。連續模式只支持12bit字長。圖2、3描述了兩種輸入格式的時序關系，其中INTERNAL I和INTERNAL Q為數據復合器所產生的并行的I和Q數據流。

　　在選擇輸入模式時，有以下幾點需要注意：
　　①在3bit字輸入的突發模式下，HBF3一定要選通。
　?、?在突發模式下，當TXENABLE為低的時間超過1個采樣周期時，數據復合器的I和Q兩路都輸出0。
　?、?在連續模式下，當TXENABLE為低或高的時間超過1個采樣周期時，會分別造成I路或Q路數據的丟失。
2.3 控制串口操作
　　AD9856的一個串口通信周期可分為兩部分：指令周期和數據傳輸周期。在指令周期，外部控制器向AD9856寫入一個指令字節。指令字節給出了將要進行的數據操作所需的信息，如表1所示。在數據傳輸周期，控制器根據指令字節所給的信息對AD9856進行相應的數據操作。

　　： 定義數據操作類型，1為讀，0為寫。
　　N1、N0： 要傳輸的數據的字節數(00b＝1字節，01b＝2字節，10b＝3字節，11b＝4字節)。
　　A4～A0：被訪問寄存器的地址，多字節傳輸時，該地址為起始地址，其余地址由AD9856的控制器產生。
　　AD9856的串口管腳包括SCLK、、SDIO、SDO和SYNC I/O。AD9856在SCLK的上升沿鎖存SDIO上的輸入數據，在SCLK的下降沿給出輸出數據。輸出數據既可出現在SDIO上，也可出現在SDO上。在每一個通信周期內，最初的8個SCLK上升沿用來寫指令字節，剩下的SCLK沿用于數據傳輸。圖4給出了SDIO設置成雙向時的串口讀寫時序。

　　在進行串口操作時需要注意以下幾點：
　　(1) 串口支持MSB在前和LSB在前兩種格式，通過寄存器0的第6位設置。對該位的設置是立即有效的。即如果當前操作對該位進行修改，則下一個字節的傳輸就會采用新格式。
　　(2) 對多字節傳輸的通信周期，如果MSB在前，寄存器地址遞減；如果LSB在前，寄存器地址遞增。
　　(3) 外部控制器必須保持與AD9856同步，如果失去同步，可由SYNC I/O來重新產生同步，而不必對整個芯片復位。
2.4 寄存器功能
　　AD9856內部的寄存器如表2所示。

　　下面說明具體的功能：
　　(1)SDO有效：1表示串行數據由SDIO輸出；0表示串行數據由SDO輸出。
　　(2)LSB在前：1表示串行數據是LSB在前；0表示串行數據是MSB在前。
　　(3)基準時鐘倍頻系數：有效值范圍為4～20。
　　(4)保留位：該位總為1。
　　(5)CIC增益：1表示級聯積分梳狀濾波器輸出加倍。
　　(6)連續模式：1表示連續模式；0表示突發模式。
　　(7)休眠模式：1表示AD9856處于休眠模式，此時電流小于2mA。
　　(8)單頻模式：置成1，則輸出單頻信號，頻率由頻率設置字確定。此時數據輸入腳接固定高電平或低電平。
　　(9)旁路反SINC濾波器：1表示反SINC濾波器被旁路。
　　(10)旁路參考時鐘倍頻器：1表示參考時鐘倍頻器被旁路。
　　(11)輸入格式選擇(1:0)：10b＝12bit模式；01b＝6bit模式；00b＝3bit模式。
　　(12)頻率設置字(31:0)FTW：其與載波頻率fOUT及SYSCLK之間的關系為：
　　f_OUT＝(FTW×SYSCLK)/2³²
　　(13)內插率(5:0)：確定級聯積分梳狀濾波器的內插率，允許范圍為2～63。
　　(14)頻帶選擇：為1時輸出I×cos(ωt)＋Q×sin(ωt)，為0時輸出I×cos(ωt)－Q×sin(ωt)。
　　(15)旁路HBF#3：1表示HBF#3被旁路。
　　(16)AD8320增益控制(7:0)Code：其與AD8320放大倍數A_V的關系為A_V＝0.316＋0.077×Code。
　　(17)組2，3，4：其功能與組1中各寄存器相同。通過管腳PS1、PS0來選擇那一組寄存器有效。
2.5 AD9856對AD8320的增益控制
　　AD9856提供了一個與AD8320串口相連的接口。通過這個接口，AD9856可以直接控制放大器的增益。這一功能使得外部控制系統大大簡化。AD9856只有在檢測到以下三種情況時，才與AD8320進行通信。
　　(1)上電復位：在上電復位時，AD9856清除所有組的增益控制寄存器，并且往AD8320串口寫全零，此時定義了放大器的最小增益。
　　(2)PS1和PS0改變：AD9856對PS1和PS0進行取樣，當發現它們改變時，則將當前組內的增益控制寄存器內容寫入到AD8320中。
　　(3)增益控制寄存器內容改變：當AD9856任一組中的增益控制寄存器被更新時，它都將當前組的增益控制寄存器的數據寫入AD8320。
3 AD9856在DAB發射系統中的應用
　　DAB是繼調幅、調頻廣播之后的第三代廣播方式，具有音質好、抗干擾能力強等優點。我國于1996年將其列為重大科技產業項目，并決定采用歐洲的Eureka147標準。該標準采用編碼正交頻分復用(COFDM)傳輸方式。節目源的音頻數據經復接器復接成ETI(Ensemble Transport Interface)幀，然后送入COFDM符號發生器，產生采樣率為2.048MHz的I、Q兩路數字基帶信號，每一路的信號帶寬為0.768MHz?；鶐盘栆话阆纫徽{制到中頻，然后再上變頻到所需要的射頻，經發射機發射出去。
　　圖5給出了用AD9856實現的DAB中頻正交調制器的框圖。其中的AT89C2051為系統控制器，AD8320為放大器。