直接數(shù)字合成電路在雷達信號設(shè)計中的應用

時間：2006-06-28 08:35:26

關(guān)鍵字：電路直接數(shù)字合成雷達信號 DDS

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[導讀] 1 引言隨著科學技術(shù)的發(fā)展，雷達對信號的要求越來越高。雷達信號必須具有頻率捷變、波形參數(shù)捷變和自適應跳頻的能力。傳統(tǒng)的模擬方法只能產(chǎn)生單一的雷達信號，而利用直接數(shù)字合成（DDS）是解決這一問題的最好途徑

1 引言

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，雷達對信號的要求越來越高。雷達信號必須具有頻率捷變、波形參數(shù)捷變和自適應跳頻的能力。傳統(tǒng)的模擬方法只能產(chǎn)生單一的雷達信號，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)生點頻、線性調(diào)頻、FSK、BPSK等各種信號形式，其幅度和相位一致性好，還有電路控制簡單、方便靈活、可靠性高等優(yōu)點。

2 AD9854 的結(jié)構(gòu)特點

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

（1）工作速度高達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12位高速、高性能D/A轉(zhuǎn)換器和比較器，還有兩個48位可編程頻率寄存器、兩個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,相對帶寬很寬，但目前時鐘頻率fC較低，使DDS直接輸出頻率上限較低，實際工作頻帶較窄。為了擴展帶寬，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)生寬帶雷達信號的兩種方案。分別如圖1和圖2所示。

圖1 DDS+倍頻擴展頻帶方案的原理框圖

圖2 DDS+PLL 擴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)簡單，低雜散、低諧波性能容易實現(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)在相位截斷誤差、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。

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介紹。

4.1 FMChirp 的基本編程步驟
將1個初始頻率f0寫進FTW1中（FrequencyTuneWord1,并行寄存器地址04H－09H）,FTW1由FTW1=（期望輸出頻率