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接数字合成电路在雷达信号设计中的应用

发布时间:2008/5/29 0:00:00 访问次数:354

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。

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×2) /系统时钟确定,其中n为相位累加器分辨率。 frequency word,并行寄存器地址10h-15h)。 rate clock,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analog devices公司的ad21065l)
* ** * 长 脉冲 纯 线 性调 频 * ** * *
chirp_100: m0=0x04 ;
f0=16mhz r8=0x14 dm( m0,i0) =r8 m0=0x1e ;
system clk=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 ; ramp clk=0.1μ s
r8=0x13;
dm( m0,i0) =r8
m0=0x11 ; delta frequency=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) =r8bit set astat astat_flg2;
产 生 一个 update clknop bit clr astat astat_flg2
chirp_100_end bit set mode1 irpten rti nop nop

4.2 bpsk 的基本编程步骤

将载频f0写进frequencytuningword1。 adjust register 1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=20mhz r8=0x19 dm( m0,i0) =r8 m0=0x05 r8=0x80 dm( m0,i0) =r8 m0=0x1e ;system clk=40m× 5=

:200mhzr8=0x45dm( m0,i0) =r8m0=0x1f ;工 作 模 式 =100<

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。

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×2) /系统时钟确定,其中n为相位累加器分辨率。 frequency word,并行寄存器地址10h-15h)。 rate clock,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analog devices公司的ad21065l)
* ** * 长 脉冲 纯 线 性调 频 * ** * *
chirp_100: m0=0x04 ;
f0=16mhz r8=0x14 dm( m0,i0) =r8 m0=0x1e ;
system clk=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 ; ramp clk=0.1μ s
r8=0x13;
dm( m0,i0) =r8
m0=0x11 ; delta frequency=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) =r8bit set astat astat_flg2;
产 生 一个 update clknop bit clr astat astat_flg2
chirp_100_end bit set mode1 irpten rti nop nop

4.2 bpsk 的基本编程步骤

将载频f0写进frequencytuningword1。 adjust register 1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=20mhz r8=0x19 dm( m0,i0) =r8 m0=0x05 r8=0x80 dm( m0,i0) =r8 m0=0x1e ;system clk=40m× 5=

:200mhzr8=0x45dm( m0,i0) =r8m0=0x1f ;工 作 模 式 =100<

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