基于DDS器件AD9858的復(fù)雜雷達(dá)信號(hào)源簡(jiǎn)介

摘 要：本文簡(jiǎn)要介紹DDS器件AD9858的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和基本原理,以及使用AD9858實(shí)現(xiàn)復(fù)雜雷達(dá)信號(hào)源的原理和方法,并以AD9858產(chǎn)生二相碼為例,說(shuō)明了AD9858的基本特點(diǎn)和使用中應(yīng)該注意的一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜雷達(dá)信號(hào)源;二相碼;DDS;AD9858

引言

20世紀(jì)70年代以來(lái),隨著數(shù)字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了DDS(直接數(shù)字式頻率合成)技術(shù),它從相位的概念出發(fā)進(jìn)行頻率合成,采用了數(shù)字采樣存儲(chǔ)技術(shù),具有相位精確、頻率分辨率高、轉(zhuǎn)換時(shí)間短等突出的優(yōu)點(diǎn)。高性能DDS技術(shù)結(jié)合DSP技術(shù)、大規(guī)?？删幊踢壿?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/器件">器件技術(shù)使得實(shí)現(xiàn)線性調(diào)頻相位編碼混合信號(hào)成為可能。

AD9858簡(jiǎn)介

---AD9858的10位數(shù)摸轉(zhuǎn)換器可工作到1GSPS,可產(chǎn)生400MHz的頻率捷變模擬輸出正弦波,具有快速調(diào)頻和細(xì)微的頻率分辨率(32位頻率分辨率)。內(nèi)部有集成的電荷泵(CP)和相頻檢測(cè)器(PFD),可以將高速DDS和鎖相環(huán)(PLL)結(jié)合使用。片內(nèi)模擬混頻器又可使DDS、PLL和混頻器結(jié)合使用。AD9858可對(duì)對(duì)輸入時(shí)鐘進(jìn)行二分頻,這樣外部輸入時(shí)鐘可以高達(dá)2GHz。

---AD9858有三種工作模式：?jiǎn)我纛l、頻率掃描和全睡眠模式,在任何一種模式下射頻模塊(PFD、CP、混頻器)可以使用或不使用,可以處于活動(dòng)或低功耗狀態(tài)。單音頻模式下,AD9858產(chǎn)生由內(nèi)部寄存器FRW控制的單頻輸出信號(hào)。頻率可以任意改變,頻率跳變的速度與刷新相應(yīng)寄存器的速度有關(guān)。假如想得到快速跳頻,可以通過(guò)外部引腳來(lái)選擇4個(gè)存儲(chǔ)在寄存器中的頻率值來(lái)實(shí)現(xiàn)。頻率掃描模式可以自動(dòng)完成頻率掃描工作,產(chǎn)生線性調(diào)頻或?qū)崿F(xiàn)其他頻率掃描應(yīng)用,而且不受I/O口對(duì)多寄存器操作時(shí)的速度限制。AD9858有并行和串行兩種編程模式,有4個(gè)相互獨(dú)立的工作組(profile 0～3),每個(gè)工作組由32位的頻率調(diào)制字(FTWx)和4個(gè)14位的相位補(bǔ)償字(POWx)組成,4個(gè)工作組之間由外部引腳PS0和PS1進(jìn)行切換,其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表1所示。

---無(wú)論AD9858工作于哪種工作模式,分別設(shè)定Profile工作組的FTWx和POWx,通過(guò)改變PS1和PS0的值,就可以同時(shí)改變信號(hào)的頻率和相位,而且相位的改變可以是絕對(duì)調(diào)相或相對(duì)調(diào)相,這正是AD9858實(shí)現(xiàn)混合調(diào)制的關(guān)鍵。相對(duì)于較早前使用的DDS器件AD9854,AD9858大大縮短了碼元間的轉(zhuǎn)換時(shí)間。因?yàn)锳D9854僅有一個(gè)相位補(bǔ)償器(POW),這使得AD9854只有通過(guò)外部更新信號(hào)來(lái)改變相位補(bǔ)償器的內(nèi)容,以實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制,所以AD9854碼元轉(zhuǎn)換時(shí)間較長(zhǎng)。

---參數(shù)寫(xiě)入AD9858的寄存器后,只需產(chǎn)生PS0和PS1的控制時(shí)序就可以產(chǎn)生相應(yīng)的二相碼。例如用AD9858產(chǎn)生二相碼時(shí),首先通過(guò)并行模式或串行模式把頻率和相位參數(shù)寫(xiě)入相應(yīng)的FTWx和POWx,4個(gè)工作組中每2個(gè)工作組中的參數(shù)相同。這樣通過(guò)選擇PS0和PS1就可以輸出二相碼。

---值得注意的是,這里使用了4個(gè)工作組,其中2個(gè)工作組中的POW為0,另外2個(gè)工作組中的POW為π。當(dāng)相鄰的兩個(gè)子碼的相位相同時(shí),可以將輸出改為參數(shù)相同的另一個(gè)工作組進(jìn)行輸出,這樣可以保證相位的準(zhǔn)確性。如果只使用2個(gè)工作組來(lái)輸出二相碼,就需要用到外部更新信號(hào)FUD,通過(guò)外部控制器(如ADSP21065L)重新更新AD9858寄存器的內(nèi)容,來(lái)保證相位的準(zhǔn)確,這樣不但增加了碼元的轉(zhuǎn)換時(shí)間,而且控制也會(huì)變得復(fù)雜。

硬件電路設(shè)計(jì)

---線性調(diào)頻相位編碼混合調(diào)制信號(hào)源系統(tǒng)的框圖如圖1所示,主要由AD9858、DSP處理器ADSP21065L和CPLD構(gòu)成。

---CPLD的作用是產(chǎn)生整個(gè)DDS系統(tǒng)需要的全部同步控制信號(hào),接受主機(jī)提供的控制信號(hào)和波形參數(shù)選擇信號(hào),產(chǎn)生相應(yīng)的ADSP21065L中斷信號(hào)。ADSP21065L根據(jù)中斷信號(hào)來(lái)確定雷達(dá)工作波形,產(chǎn)生相應(yīng)工作參數(shù),然后對(duì)AD9858進(jìn)行相應(yīng)的初始化和置數(shù)。CPLD還將波形參數(shù)、工作模式等信息通過(guò)I/O端口發(fā)送給雷達(dá)發(fā)射機(jī)、信號(hào)處理機(jī)等相應(yīng)的其他處理單元。用CPLD來(lái)控制AD9858具有工作波形穩(wěn)定、時(shí)序容易控制、精度高和后期調(diào)試簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。AD9858是信號(hào)源的核心,在接收ADSP21065L的參數(shù)后,確定相應(yīng)的工作狀態(tài),等待CPLD產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào),輸出相應(yīng)的波形。AD9858輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)后,輸出混合調(diào)制信號(hào)。