直接數(shù)字合成電路在雷達(dá)信號(hào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

時(shí)間：2006-03-13 11:12:00

關(guān)鍵字：電路直接數(shù)字合成雷達(dá)信號(hào) BSP

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)對(duì)信號(hào)的要求越來越高。雷達(dá)信號(hào)必須具有頻率捷變、波形參數(shù)捷變和自適應(yīng)跳頻的能力。

      1 引   言

       隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)對(duì)信號(hào)的要求越來越高。雷達(dá)信號(hào)必須具有頻率捷變、波形參數(shù)捷變和自適應(yīng)跳頻的能力。傳統(tǒng)的模擬方法只能產(chǎn)生單一的雷達(dá)信號(hào)，而利用直接數(shù)字合成（DDS）是解決這一問題的最好途徑。專用DDS電路AD9854可以產(chǎn)生點(diǎn)頻、線性調(diào)頻、FSK、BPSK等各種信號(hào)形式，其幅度和相位一致性好，還有電路控制簡(jiǎn)單、方便靈活、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。

       2   AD9854 的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

       AD9854是Analog Devices公司推出的專用DDS電路，主要特點(diǎn)如下：

      （1）工作速度高達(dá)300MHz，單電源3.3V供電，最大功耗1.2W（利用節(jié)能方式降低），窄帶雜散83dB，寬帶56dB，寬帶雜散隨著頻率的提高降至48dB。

      （2）包含兩個(gè)12位高速、高性能D/A轉(zhuǎn)換器和比較器，還有兩個(gè)48位可編程頻率寄存器、兩個(gè)14位可編程相位寄存器、12位幅度調(diào)制器和可編程的波形開關(guān)鍵以及時(shí)鐘可編程。

       3   基于AD9854 的原理框圖

       一般DDS輸出頻率范圍從直流到40％fC,相對(duì)帶寬很寬，但目前時(shí)鐘頻率fC較低，使DDS直接輸出頻率上限較低，實(shí)際工作頻帶較窄。為了擴(kuò)展帶寬，提高DDS頻率上限，我們常采用倍頻、數(shù)字上變頻、混頻等方法。下面主要介紹用DDS加其他合成技術(shù)產(chǎn)生寬帶雷達(dá)信號(hào)的兩種方案。分別如圖1和圖2所示。

圖1 DDS+倍頻擴(kuò)展頻帶方案的原理框圖

                                                  圖2   DDS+PLL 擴(kuò)展頻帶方案的原理框圖

       方案1采用開環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使得該系統(tǒng)具有很快的頻率捷變速度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，低雜散、低諧波性能容易實(shí)現(xiàn)。方案1的相位噪聲和雜散性能主要受DDS特性的影響，表現(xiàn)在相位截?cái)嗾`差、幅度量化誤差以及DAC非線性引起的誤差。方案2除了受DDS特性的影響，還受LF、VCO的影響。方案2采用閉環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，故頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間較長，由于采用了鎖相倍頻環(huán)，具有很高的工作頻率、寬的頻帶及純的頻譜。由于采用了專用DDS電路，故兩者都具有頻率穩(wěn)定度高、可編程控制等優(yōu)點(diǎn)。

       4   AD9854 的軟件編程

       AD9854有5種可編程的工作模式，可以在控制寄存器中設(shè)置，分別為:

       （ 1） Single- Tone （ Mode 000）；
       （ 2） Unramped FSK （ Mode 001）；
       （ 3） Ramp FSK （ Mode 010）；
       （ 4） Chirp （ Mode 011）；
       （ 5） BPSK （ Mode 100）。
       下面就（4）、（5）兩種工作模式的軟件編程作一詳細(xì)介紹。

       4.1 FMChirp 的基本編程步驟
      將1個(gè)初始頻率f0寫進(jìn)FTW1中（FrequencyTuneWord1,并行寄存器地址04H－09H）,FTW1由FTW1=（期望輸出頻率×2） /系統(tǒng)時(shí)鐘確定，其中N為相位累加器分辨率。 Frequency Word,并行寄存器地址10H－15H）。 Rate Clock，并行寄存器地址1AH－1CH）。

       當(dāng)編程完成后，觸發(fā)引腳20上的I/O更新脈沖。
例程1：（DSP 采用Analog Devices公司的AD21065L）
＊＊＊＊長脈沖純線性調(diào) 頻＊＊＊＊＊
chirp_100: M0=0x04 ；
f0=16MHz R8=0x14 DM（ M0,I0） =R8 M0=0x1E ；
SYSTEM CLK=40M× 5=
DM（ M0,I0） =R8
M0=0x05
R8=0x80
DM（ M0,I0） =R8
M0=0x1F ; 工作模式 =011
R8=0x86
DM（ M0,I0） =R8
M0=0x1C ； RAMP CLK=0.1μ s
R8=0x13;
DM（ M0,I0） =R8
M0=0x11 ； Delta Frequency=8kHz
R8=0x01
DM（ M0,I0） =R8
M0=0x12
R8=0xDC;
DM（ M0,I0） =R8
M0=0x13
R8=0xE0  ；
200MHzR8=0x45DM（ M0,I0） =R8M0=0x1F ；
acc2 置 1R8=0xc6DM（ M0,I0） =R8BIT SET ASTAT ASTAT_FLG2；
產(chǎn) 生一個(gè) UPDATE CLKNOP BIT CLR ASTAT ASTAT_FLG2
Chirp_100_end BIT SET MODE1 IRPTEN RTI NOP NOP

       4.2   BPSK 的基本編程步驟

       將載頻f0寫進(jìn)FrequencyTuningWord1。 Adjust Register 1和2中。連接BPSK數(shù)據(jù)源到引腳29。當(dāng)編程完成后，觸發(fā)引腳20上的I/O更新脈沖。
例程2：（DSP采用AnalogDevices公司的AD21065L）
＊＊＊＊＊二相碼子程序＊＊＊＊＊

bpsk_100: M0=0x04 ;F0=20MHz R8=0x19 DM（ M0,I0） =R8 M0=0x05 R8=0x80 DM（ M0,I0） =R8 M0=0x1E ;SYSTEM CLK=40M× 5=

:200MHzR8=0x45DM（ M0,I0） =R8M0=0x1F ;工作模式 =100

R8=0x08 DM（ M0,I0） =R8 M0=0x1F ;acc2 置 1R8=0xc6 DM（ M0,I0） =R8 M0=0x00 ;初相為 90°R8=0x10 DM（ M0,I0） =R8 M0=0x02 ;初相為 270°R8=0x30 DM（ M0,I0） =R8 BIT SET ASTAT ASTAT_FLG2

;產(chǎn) 生一個(gè) UPDATE CLKNOP BIT CLR ASTAT ASTAT_FLG2

bpsk_100_end: BIT SET MODE1 IRPTEN RTI

NOP NOP

5 結(jié) 論

由于采用全數(shù)字結(jié)構(gòu)，DDS具有極高的頻率分辨率(達(dá)Hz、mHz)、極短的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間(可達(dá)ns量級(jí))、輸出頻率相對(duì)帶寬很寬、具有任意波形輸出能力和程控靈活等特點(diǎn)，是傳統(tǒng)的模擬信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)無可比擬的。但DDS是1種新技術(shù),目前輸出頻率還不高,它的全數(shù)字結(jié)構(gòu)，又帶來了雜散電平和諧波電平高的缺陷。