基于AD9854的雷達(dá)信號源設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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4 FPGA實(shí)現(xiàn)
4．1 FPGA設(shè)計(jì)概述
FPGA用于建立與DDS芯片(AD9854)，F(xiàn)LASH(E28F128J3A)以及SRAM(IS61LV10248)之間的聯(lián)系，主要負(fù)責(zé)以下兩個(gè)方面：
(1)發(fā)送DDS控制字并控制DDS芯片的時(shí)序；
(2)控制存儲芯片的時(shí)序，并發(fā)送或讀取所要存儲的波形數(shù)據(jù)。FPGA內(nèi)部采用原理圖和Verilog HDL相結(jié)合的方式進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。
下面重點(diǎn)介紹DDS控制部分的實(shí)現(xiàn)。
4．2 DDS控制模塊
DDS控制模塊負(fù)責(zé)讀取片內(nèi)雙口RAM中的DDS控制字，并將AD9854的時(shí)序?qū)懭隓DS芯片，控制DDS的工作。
DDS控制模塊在每次寫AD9854控制字之前先對RAM發(fā)出讀使能，同時(shí)給出讀地址，讀取當(dāng)前控制字，然后按照時(shí)序要求寫入DDS芯片。Quartus中仿真的時(shí)序圖如圖4所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/161133.htm
以下將介紹控制AD9854，的流程。
首先對AD9854進(jìn)行復(fù)位，F(xiàn)PGA發(fā)送高電平給AD9854第71管腳，高電平持續(xù)的時(shí)間長度要超過20個(gè)周期的AD9854采樣時(shí)鐘。復(fù)位信號使AD9854的所有寄存器恢復(fù)到默認(rèn)狀態(tài)。需要注意的是，復(fù)位信號的長度必須滿足一定的要求，否則在實(shí)際操作中可能會出現(xiàn)錯(cuò)誤。
當(dāng)FPGA接收到外部發(fā)送的觸發(fā)信號以后，DDS控制模塊就開始工作了。首先從雙口RAM中讀取波形數(shù)據(jù)，包括起始頻率(FTW)，增量頻率字(DFW)，斜率時(shí)鐘(RRC)以及控制信號。DDS控制模塊給雙口RAM送讀使能和讀地址，然后把雙口RAM中的數(shù)據(jù)讀到數(shù)據(jù)選擇模塊中。之后接收波形模式選擇信號。這個(gè)信號是三位二進(jìn)制數(shù)，總共有8種工作模式，總的來說分為工作模式和測試模式。當(dāng)系統(tǒng)為工作模式的時(shí)候，該系統(tǒng)就是雷達(dá)發(fā)射機(jī)的中頻信號模塊。在工作模式下，該中頻信號模塊能發(fā)射4種模式的波形：時(shí)寬是0．2μs的正弦波，時(shí)寬為5μs的線性調(diào)頻波，時(shí)寬為30μs的線性調(diào)頻波和時(shí)寬80μs的線性調(diào)頻波。當(dāng)發(fā)射信號為時(shí)寬是0．2μs的正弦波或時(shí)寬為5μs的線性調(diào)頻波時(shí)，對近區(qū)的目標(biāo)進(jìn)行搜索；當(dāng)發(fā)射信號是時(shí)寬為30μs的線性調(diào)頻波時(shí)，對中區(qū)的目標(biāo)進(jìn)行搜索；當(dāng)發(fā)射信號為時(shí)寬為80μs的線性調(diào)頻波時(shí)，對遠(yuǎn)區(qū)的目標(biāo)進(jìn)行搜索。當(dāng)系統(tǒng)為測試模式的時(shí)候，也分為時(shí)寬為0．2μs，5μs，30μs，80μs這4種模式的信號，但是當(dāng)信號時(shí)寬為0．2μs時(shí)，信號中加入了多普勒頻率，這樣就為信號處理機(jī)檢測測速單元提供了方便。該系統(tǒng)為測試模式時(shí)主要且模擬雷達(dá)回波信號的作用。如圖5所示。
當(dāng)接收到模式選擇信號以后，DDS控制模塊開始給AD9854送數(shù)據(jù)。這時(shí)，F(xiàn)PGA給AD9854傳送的數(shù)據(jù)都保存在I／O緩存區(qū)內(nèi)。接著，F(xiàn)PGA就給AD9854發(fā)送update clock。這樣，I／O緩存區(qū)內(nèi)的數(shù)據(jù)就送入AD9854的寄存器中，AD9854開始產(chǎn)生信號。最后，給AD9854的控制寄存器地址為1F的第七位送高電平，這樣就把信號清零，從而產(chǎn)生了脈沖信號。
5 系統(tǒng)測試
5．1 系統(tǒng)測試框圖
根據(jù)該設(shè)計(jì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和工作原理，結(jié)合系統(tǒng)測試指標(biāo)要求，提出系統(tǒng)測試方案和使用儀器。測試儀表主要包括信號源、頻譜儀、萬用表、電源、示波器等。
按照框圖連接測試儀表，設(shè)置直流電源輸出電壓為±5 V，通過相應(yīng)接口送入雷達(dá)信號產(chǎn)生器的電源接口。設(shè)置信號源，輸出中心頻率為30 MHz，功率為(0±1)dBm線性調(diào)頻波。測試時(shí)雷達(dá)信號產(chǎn)生器工作于外觸發(fā)模式下，當(dāng)接收到外部觸發(fā)信號時(shí)開始產(chǎn)生波形。雷達(dá)信號源的信號送入示波器(泰克的DPO4104)，測試信號的時(shí)域參數(shù)，包括時(shí)寬，幅度，脈沖前后沿，本底噪聲等。雷達(dá)信號源的信號送入頻譜儀(羅德與施瓦茨的頻譜儀FSMR)測試信號的頻域參數(shù)，包括信號的頻率、帶寬、諧波和帶內(nèi)雜散等。
系統(tǒng)測試框圖如圖6所示。
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