正交调制是一种常用的调制技术。在以往的通信系统中，一般都由模拟电路实现，由于很难保证两路载波的正交性，调制的效果往往不太理想，因而逐渐被数字调制所取代。AD9856是AD公司生产的一种通用、高性能的数字正交上变频器件，具有集成度高、性能好、体积小、功耗低等特点，使用该器件很容易实现信号的数字正交调制。
1 AD9856的结构和工作原理
　　AD9856内部电路结构如图1所示。主要分为数据复合、过采样" title="过采样">过采样滤波、正交调制、数模转换和控制电路等单元。

1.1 数据复合
　　AD9856内部的数据格式是12bit" title="12bit">12bit的二进制补码。但数据输入接口能支持3种字长：12bit(D11～D0)，6bit(D11～D6)，3bit(D11～D9)。因此需要一个数据复合器将输入的数据进行复合，形成12bit的统一格式。另外，基带信号的I、Q分量是交替输入的，所以数据复合器还需对输入数据进行识别，将其转换成I、Q两路并行数据流，送往下一级电路。
1.2 过采样滤波
　　由数据复合器输出的并行I/Q数据流需经过滤波器进行过采样。AD9856的过采样滤波器分为两级：半带滤波器(HBF)和级联积分梳状(CIC)滤波器，它们都具有低通的频响特性。而HBF又分为三级：HBF1、HBF2、HBF3，其中HBF3是可选的。
　　每一级HBF可使数据的采样率提高一倍。为了使信号频带处于滤波器通带的平坦部分，就要提高HBF的截止频率。也就是说数据在输入AD9856之前要进行过采样。一般情况下，两倍的过采样率已经足够。
　　AD9856中的CIC实际上是一个可编程的过采样滤波器，过采样率的范围是：2≤R≤63。随着R的改变，CIC会引入不同的插入损耗。为了补偿这一损耗，用户可以设置CIC增益位，使得CIC的输出增大一倍。但在这种工作模式下，必须确保输出信号不会溢出。
1.3 正交调制
　　AD9856的正交调制就是将基带信号的频谱频移到所需要的载波频率上(即通常所说的上变频)。正交调制所需要的余弦、正弦两路数字载波由一个高速的直接数字综合器(DDS)产生，其频率可通过设置相应的寄存器来控制。这两路数字载波分别与CIC输出的I、Q两路数据相乘，然后再相加或相减，即得到调制后的数字中频信号。
　　CIC输出的I/Q数据的采样率与DDS数字载波的采样率是相同的，也就是AD9856的系统时钟频率(SYSCLK)。所以调制后的信号实际上是一组采样率为SYSCLK的数据流。
1.4 数模转换
　　调制后的数字信号要经过一个12位的DAC，转换成模拟信号。DAC通过零阶保持实现数模转换。由于零阶保持效应，其输出信号的频谱实际上是被SINC包络加权过的。因此需要在DAC前面加上一个反SINC型滤波器(ISF)，对输入数据流进行预处理，以校正SINC包络造成的失真。
　　数模转换过程会在n×SYSCLK±F_CARRIER(n＝1、2、3)处产生干扰信号，这些干扰信号可以通过一个外接RLC滤波器滤除。一般情况下，使用一个7阶椭圆低通滤波器即可。AD9856提供两路互补的两个电流输出，输出电流的满额值I_OUT范围是5～20mA，可通过电阻RSET来设置，关系为：
　　R_SET＝39.936/I_OUT
1.5 控制单元
　　AD9856提供了一个灵活的同步串行通信端口，该串口" title="串口">串口与绝大多数同步传输格式(例如Motorola 6905/11 SPI 和Intel8051 SSR协议)相兼容。所以很容易实现与微控制器或微处理器的接口。这个接口可以读写AD9856的所有寄存器。
　　控制单元根据各个寄存器的内容，设置AD9856的工作模式。AD9856还提供了一个与AD8320(可编程电缆驱动放大器)进行通信的串口。控制单元可以通过这个串口直接设置AD8320的增益。
2 AD9856的使用方法
2.1 时钟设置
　　AD9856内部时钟都是由基准时钟(REFCLK)倍频或分频产生的，输入数据的采样时钟也必须与基准时钟同步，所以整个系统的各个时钟频率之间都有严格的整倍数关系，以保证系统正常工作。定义fW为K－bit字(K＝3、6、12)的输入频率。则fW与REFCLK、SYSCLK之间的关系为：
　　SYSCLK＝REFCLK×M＝(2HNf_W)/I (1)
　　其中H、N、I、M为整数并定义如下：
　　H＝1为HBF3旁路
　　H＝2为HBF3选通
　　M＝1为REFCLK倍频旁路
　　4≤M≤20为REFCLK倍频选通
　　I＝1为12bit字输入
　　I＝2为6bit字输入
　　I＝4为3bit字输入
　　N＝CIC内插率(2≤N≤63)
　　DDS产生的载波频率不能超过SYSCLK的40%。SYSCLK最高可达200MHz，因此载波频率不能超过80MHz。用户应根据输入数据的采样率，选择一精确的REFCLK。并根据要求的载波频率选定时钟倍频系数M，使SYSCLK足够高。而其他系数的确定则需满足(1)式。
2.2 输入数据格式
　　AD9856提供了两种输入数据的时序模式：突发模式" title="突发模式">突发模式和连续模式。在突发模式下，AD9856通过TXENABLE的上升沿来保持与输入数据的同步。突发模式支持全部三种字长(12bit，6bit，3bit)。对于连续模式，TXENABLE可以看成数据输入时钟。该信号除了用来同步外，还可以指示输入数据是I路还是Q路(1表示I路，0表示Q路)。连续模式只支持12bit字长。图2、3描述了两种输入格式的时序关系，其中INTERNAL I和INTERNAL Q为数据复合器所产生的并行的I和Q数据流。

　　在选择输入模式时，有以下几点需要注意：
　　①在3bit字输入的突发模式下，HBF3一定要选通。
　　② 在突发模式下，当TXENABLE为低的时间超过1个采样周期时，数据复合器的I和Q两路都输出0。
　　③ 在连续模式下，当TXENABLE为低或高的时间超过1个采样周期时，会分别造成I路或Q路数据的丢失。
2.3 控制串口操作
　　AD9856的一个串口通信周期可分为两部分：指令周期和数据传输周期。在指令周期，外部控制器向AD9856写入一个指令字节。指令字节给出了将要进行的数据操作所需的信息，如表1所示。在数据传输周期，控制器根据指令字节所给的信息对AD9856进行相应的数据操作。

： 定义数据操作类型，1为读，0为写。
　　N1、N0： 要传输的数据的字节数(00b＝1字节，01b＝2字节，10b＝3字节，11b＝4字节)。
　　A4～A0：被访问寄存器的地址，多字节传输时，该地址为起始地址，其余地址由AD9856的控制器产生。
　　AD9856的串口管脚包括SCLK、、SDIO、SDO和SYNC I/O。AD9856在SCLK的上升沿锁存SDIO上的输入数据，在SCLK的下降沿给出输出数据。输出数据既可出现在SDIO上，也可出现在SDO上。在每一个通信周期内，最初的8个SCLK上升沿用来写指令字节，剩下的SCLK沿用于数据传输。图4给出了SDIO设置成双向时的串口读写时序。

　　在进行串口操作时需要注意以下几点：
　　(1) 串口支持MSB在前和LSB在前两种格式，通过寄存器0的第6位设置。对该位的设置是立即有效的。即如果当前操作对该位进行修改，则下一个字节的传输就会采用新格式。
　　(2) 对多字节传输的通信周期，如果MSB在前，寄存器地址递减；如果LSB在前，寄存器地址递增。
　　(3) 外部控制器必须保持与AD9856同步，如果失去同步，可由SYNC I/O来重新产生同步，而不必对整个芯片复位。
2.4 寄存器功能
　　AD9856内部的寄存器如表2所示。

　　下面说明具体的功能：
　　(1)SDO有效：1表示串行数据由SDIO输出；0表示串行数据由SDO输出。
　　(2)LSB在前：1表示串行数据是LSB在前；0表示串行数据是MSB在前。
　　(3)基准时钟倍频系数：有效值范围为4～20。
　　(4)保留位：该位总为1。
　　(5)CIC增益：1表示级联积分梳状滤波器输出加倍。
　　(6)连续模式：1表示连续模式；0表示突发模式。
　　(7)休眠模式：1表示AD9856处于休眠模式，此时电流小于2mA。
　　(8)单频模式：置成1，则输出单频信号，频率由频率设置字确定。此时数据输入脚接固定高电平或低电平。
　　(9)旁路反SINC滤波器：1表示反SINC滤波器被旁路。
　　(10)旁路参考时钟倍频器：1表示参考时钟倍频器被旁路。
　　(11)输入格式选择(1:0)：10b＝12bit模式；01b＝6bit模式；00b＝3bit模式。
　　(12)频率设置字(31:0)FTW：其与载波频率fOUT及SYSCLK之间的关系为：
　　f_OUT＝(FTW×SYSCLK)/2³²
　　(13)内插率(5:0)：确定级联积分梳状滤波器的内插率，允许范围为2～63。
　　(14)频带选择：为1时输出I×cos(ωt)＋Q×sin(ωt)，为0时输出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：其与AD8320放大倍数A_V的关系为A_V＝0.316＋0.077×Code。
　　(17)组2，3，4：其功能与组1中各寄存器相同。通过管脚PS1、PS0来选择那一组寄存器有效。
2.5 AD9856对AD8320的增益控制
　　AD9856提供了一个与AD8320串口相连的接口。通过这个接口，AD9856可以直接控制放大器的增益。这一功能使得外部控制系统大大简化。AD9856只有在检测到以下三种情况时，才与AD8320进行通信。
　　(1)上电复位：在上电复位时，AD9856清除所有组的增益控制寄存器，并且往AD8320串口写全零，此时定义了放大器的最小增益。
　　(2)PS1和PS0改变：AD9856对PS1和PS0进行取样，当发现它们改变时，则将当前组内的增益控制寄存器内容写入到AD8320中。
　　(3)增益控制寄存器内容改变：当AD9856任一组中的增益控制寄存器被更新时，它都将当前组的增益控制寄存器的数据写入AD8320。
3 AD9856在DAB发射系统中的应用
　　DAB是继调幅、调频广播之后的第三代广播方式，具有音质好、抗干扰能力强等优点。我国于1996年将其列为重大科技产业项目，并决定采用欧洲的Eureka147标准。该标准采用编码正交频分复用(COFDM)传输方式。节目源的音频数据经复接器复接成ETI(Ensemble Transport Interface)帧，然后送入COFDM符号发生器，产生采样率为2.048MHz的I、Q两路数字基带信号，每一路的信号带宽为0.768MHz。基带信号一般先要正交调制到中频，然后再上变频到所需要的射频，经发射机发射出去。
　　图5给出了用AD9856实现的DAB中频正交调制器的框图。其中的AT89C2051为系统控制器，AD8320为放大器。