直接數(shù)字合成電路在雷達信號設計中的應用
(西安電子科技大學,陜西 西安 710071)
1 引言
隨著科學技術的發(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 的結構特點
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
2 散隨著頻率的提高降至48dB。
?。?)包含兩個12位高速、高性能D/A轉換器和比較器,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位幅度調制器和可編程的波形開關鍵以及時鐘可編程。
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加其他合成技術產(chǎn)生寬帶雷達信號的兩種方案。分別如圖1和圖2所示。
方案1采用開環(huán)系統(tǒng)結構,使得該系統(tǒng)具有很快的頻率捷變速度,結構簡單,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)結構,故頻率轉換時間較長,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
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