直接数字合成电路在雷达信号设计中的应用
时间：2006-06-28 08:35:26
[导读] 1 引 言 随着科学技术的发展，雷达对信号的要求越来越高。雷达信号必须具有频率捷变、波形参数捷变和自适应跳频的能力。传统的模拟方法只能产生单一的雷达信号，而利用直接数字合成（DDS）是解决这一问题的最好途径
1 引 言
随着科学技术的发展，雷达对信号的要求越来越高。雷达信号必须具有频率捷变、波形参数捷变和自适应跳频的能力。传统的模拟方法只能产生单一的雷达信号，而利用直接数字合成（DDS）是解决这一问题的最好途径。专用DDS电路AD9854可以产生点频、线性调频、FSK、BPSK等各种信号形式，其幅度和相位一致性好，还有电路控制简单、方便灵活、可靠性高等优点。
2 AD9854 的结构特点
AD9854是Analog Devices公司推出的专用DDS电路，主要特点如下：
（1）工作速度高达300MHz，单电源3.3V供电，最大功耗1.2W（利用节能方式降低），窄带杂散83dB，宽带56dB，宽带杂散随着频率的提高降至48dB。
（2）包含两个12位高速、高性能D/A转换器和比较器，还有两个48位可编程频率寄存器、两个14位可编程相位寄存器、12位幅度调制器和可编程的波形开关键以及时钟可编程。
3 基于AD9854 的原理框图
一般DDS输出频率范围从直流到40％fC,相对带宽很宽，但目前时钟频率fC较低，使DDS直接输出频率上限较低，实际工作频带较窄。为了扩展带宽，提高DDS频率上限，我们常采用倍频、数字上变频、混频等方法。下面主要介绍用DDS加其他合成技术产生宽带雷达信号的两种方案。分别如图1和图2所示。
随着科学技术的发展，雷达对信号的要求越来越高。雷达信号必须具有频率捷变、波形参数捷变和自适应跳频的能力。传统的模拟方法只能产生单一的雷达信号，而利用直接数字合成（DDS）是解决这一问题的最好途径。专用DDS电路AD9854可以产生点频、线性调频、FSK、BPSK等各种信号形式，其幅度和相位一致性好，还有电路控制简单、方便灵活、可靠性高等优点。
2 AD9854 的结构特点
AD9854是Analog Devices公司推出的专用DDS电路，主要特点如下：
（1）工作速度高达300MHz，单电源3.3V供电，最大功耗1.2W（利用节能方式降低），窄带杂散83dB，宽带56dB，宽带杂散随着频率的提高降至48dB。
（2）包含两个12位高速、高性能D/A转换器和比较器，还有两个48位可编程频率寄存器、两个14位可编程相位寄存器、12位幅度调制器和可编程的波形开关键以及时钟可编程。
3 基于AD9854 的原理框图
一般DDS输出频率范围从直流到40％fC,相对带宽很宽，但目前时钟频率fC较低，使DDS直接输出频率上限较低，实际工作频带较窄。为了扩展带宽，提高DDS频率上限，我们常采用倍频、数字上变频、混频等方法。下面主要介绍用DDS加其他合成技术产生宽带雷达信号的两种方案。分别如图1和图2所示。
图1 DDS+倍频扩展频带方案的原理框图
图2 DDS+PLL 扩展频带方案的原理框图
方案1采用开环系统结构，使得该系统具有很快的频率捷变速度，结构简单，低杂散、低谐波性能容易实现。方案1的相位噪声和杂散性能主要受DDS特性的影响，表现在相位截断误差、幅度量化误差以及DAC非线性引起的误差。 方案2除了受DDS特性的影响，还受LF、VCO的影响。方案2采用闭环系统结构，故频率转换时间较长，由于采用了锁相倍频环，具有很高的工作频率、宽的频带及纯的频谱。 由于采用了专用DDS电路，故两者都具有频率稳定度高、可编程控制等优点。
4 AD9854 的软件编程
AD9854有5种可编程的工作模式，可以在控制寄存器中设置，分别为:
（ 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）两种工作模式的软件编程作一详细介绍。
4.1 FMChirp 的基本编程步骤
将1个初始频率f0写进FTW1中（FrequencyTuneWord1,并行寄存器地址04H－09H）,FTW1由FTW1=（期望输出频率
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