AD9856型上變頻器在雷達(dá)回波模擬器中的應(yīng)用

1 引言

雷達(dá)回波模擬在雷達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、改進(jìn)和定型中具有十分重要的意義。AD9856是美國(guó)ADI生產(chǎn)的正交數(shù)字上變頻器，其內(nèi)部集成了1個(gè)高速直接數(shù)字頻率合成器(DDS)、1個(gè)12位高速、高性能數(shù)/模轉(zhuǎn)換器、時(shí)鐘倍頻電路、數(shù)字濾波器及其他數(shù)字信號(hào)處理功能模塊。它具有低成本、低功耗、體積小、動(dòng)態(tài)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，可以處理來自DSP的成型后的基帶抽樣值序列，將其上變頻變?yōu)橹蓄l，產(chǎn)生雷達(dá)回波的中頻模擬信號(hào)。AD9856可以應(yīng)用在通信和雷達(dá)等系統(tǒng)中。

2 AD9856的工作原理

2.1 AD9856的基本功能

AD9856的基本特性和技術(shù)指標(biāo)如下：

●+3V單電源供電；

●直流到80MHz的輸出帶寬；

●在40MHz輸出頻率下具有大于52dB的SF-DR，在70MHz輸出頻率下，SFDR大于48dB，在70MHz輸出頻率下的窄帶SFDR大于80dB；

●有采樣率可編程的內(nèi)插濾波器；

●有可編程的參考時(shí)鐘倍頻器；

●有內(nèi)置的Sinx/x補(bǔ)償濾波器；

●有雙向控制總線接口；

●支持突發(fā)和持續(xù)Tx二種模式；

●單頻模式可用于直接頻率合成。

2.2 AD9856的原理及各部分的功能

(1)數(shù)據(jù)復(fù)合和串并轉(zhuǎn)換

AD9856的結(jié)構(gòu)如圖1所示。AD9856內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式是12bit的二進(jìn)制補(bǔ)碼?；鶐盘?hào)的I、Q2路數(shù)據(jù)是交替輸入的，數(shù)據(jù)復(fù)合器需對(duì)輸人數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，將其轉(zhuǎn)換成I、Q2路并行數(shù)據(jù)流，送往下一級(jí)電路。

　　   

(2)半帶濾波器(HBF)

半帶濾波器(HBF)分為3級(jí)：HBFl、HBF2和HBF3。其中HBFI是47階濾波器，HBF2是15階濾波器，前2級(jí)HBF的聯(lián)合內(nèi)插損失僅為0.01dB，HBF3是可選11階濾波器，它對(duì)信號(hào)的損耗為0.03dB。每級(jí)HBF可使數(shù)據(jù)的采樣率提高1倍，為了使信號(hào)頻帶處于濾波器通帶的平坦部分，需要提高HBF的截止頻率，也就是說在數(shù)據(jù)輸入AD9856之前要進(jìn)行過采樣。

(3)級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器 

AD9856的CIC實(shí)際上是可編程的過采樣濾波器，過采樣率的范圍是2≤R≤63。隨著R的改變， CIC會(huì)引入不同的插入損耗。為了彌補(bǔ)這種損耗。用戶可以設(shè)置CIC增益位，使得CIC的輸出增大1倍。但在這種工作模式下，必須確保輸出信號(hào)不會(huì)溢出。

(4)正交調(diào)制

AD9856的正交調(diào)制就是將基帶信號(hào)的頻譜移到所需要的載波頻率上，即通常所說的上變頻。正交調(diào)制所需要的余弦和正弦2路數(shù)字載波由1個(gè)高速直接數(shù)字信號(hào)合成器(DDS)產(chǎn)生，其頻率可以通過設(shè)置相應(yīng)的寄存器來控制。這2路數(shù)字載波分別與CIC輸出的I、Q數(shù)據(jù)相乘，然后再進(jìn)行相加或相減，即得到調(diào)制后的數(shù)字中頻信號(hào)。CIC輸出的I、Q數(shù)據(jù)的采樣率與DDS數(shù)字載波的采樣率是相同的，也就是AD9856的系統(tǒng)時(shí)鐘采樣率(SYSCLK)。所以，調(diào)制后的信號(hào)實(shí)際上是一組采樣率為SYSCLK的數(shù)據(jù)流。

(5)數(shù)/模轉(zhuǎn)換

調(diào)制后的數(shù)字信號(hào)要經(jīng)過12位的DAC轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)。DAC通過零階保持實(shí)現(xiàn)數(shù)/模轉(zhuǎn)換。由于存在零階保持效應(yīng)，所以其輸出信號(hào)的頻譜實(shí)際上是被SINC包絡(luò)加權(quán)過的。因此需要在DAC前面加上1個(gè)反SINC型濾波器(ISF)對(duì)輸人數(shù)據(jù)流進(jìn)行處理，以校正SINC包絡(luò)造成的失真。而數(shù)/模轉(zhuǎn)換會(huì)在n*SYSCLK