直接数字合成电路在雷达信号设计中的应用

 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*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AnalogDevices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，*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（Mode000）；

      （2）UnrampedFSK（Mode001）；

      （3）RampFSK（Mode010）；

      （4）Chirp（Mode011）；

      （5）BPSK（Mode100）。 

       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×2）/系统时钟确定，其中N为相位累加器分辨率。FrequencyWord,并行寄存器地址10H－15H）。RateClock，并行寄存器地址1AH－1CH）。

      当编程完成后，触发引脚20上的I/O更新脉冲。

例程1：（DSP采用AnalogDevices公司的AD21065L）

＊＊＊＊长脉冲纯线性调频＊＊＊＊＊

chirp_100:M0=0x04；

f0=16MHzR8=0x14DM（M0,I0）=R8M0=0x1E；

SYSTEMCLK=40M×5=

DM（M0,I0）=R8 

M0=0x05 

R8=0x80 

DM（M0,I0）=R8 

M0=0x1F;工作模式=011

R8=0x86  

DM（M0,I0）=R8  

M0=0x1C ；RAMPCLK=0.1μs 

R8=0x13;  

DM（M0,I0）=R8  

M0=0x11 ；DeltaFrequency=8kHz 

R8=0x01  

DM（M0,I0）=R8  

M0=0x12  

R8=0xDC;  

DM（M0,I0）=R8  

M0=0x13  

R8=0xE0  ；

200MHzR8=0x45DM（M0,I0）=R8M0=0x1F；

acc2置1R8=0xc6DM（M0,I0）=R8BITSETASTATASTAT_FLG2；

产生一个UPDATECLKNOPBITCLRASTATASTAT_FLG2

Chirp_100_endBITSETMODE1IRPTENRTINOPNOP

4.2  BPSK的基本编程步骤

将载频f0写进FrequencyTuningWord1。AdjustRegister1和2中。连接BPSK数据源到引脚29。当编程完成后，触发引脚20上的I/O更新脉冲。

例程2：（DSP采用AnalogDevices公司的AD21065L）

＊＊＊＊＊二相码子程序＊＊＊＊＊

bpsk_100:M0=0x04;F0=20MHzR8=0x19DM（M0,I0）=R8M0=0x05R8=0x80DM（M0,I0）=R8M0=0x1E;SYSTEMCLK=40M×5=

:200MHzR8=0x45DM（M0,I0）=R8M0=0x1F;工作模式=100

R8=0x08DM（M0,I0）=R8M0=0x1F;acc2置1R8=0xc6DM（M0,I0）=R8M0=0x00;初相为90°R8=0x10DM（M0,I0）=R8M0=0x02;初相为270°R8=0x30DM（M0,I0）=R8BITSETASTATASTAT_FLG2

;产生一个UPDATECLKNOPBITCLRASTATASTAT_FLG2

bpsk_100_end:BITSETMODE1IRPTENRTI

NOPNOP

  5  结  论

      由于采用全数字结构，DDS具有*高的频率分辨率(达Hz、mHz)、*短的频率转换时间(可达ns量级)、输出频率相对带宽很宽、具有任意波形输出能力和程控灵活等特点，是传统的模拟信号产生技术无可比拟的。但DDS是1种新技术,目前输出频率还不高,它的全数字结构，又带来了杂散电平和谐波电平高的缺陷。

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