用DDS器件AD9858實(shí)現復雜雷達信號源 (圖)

引言
---復雜雷達信號源就是將線(xiàn)性調頻和相位編碼信號以及偽隨機碼進(jìn)行混合調制，產(chǎn)生線(xiàn)性調頻相位編碼混合調制信號。在早期雷達信號源中，由于考慮到器件和技術(shù)的原因，不能夠完全將這幾種信號混合起來(lái)。20世紀70年代以來(lái)，隨著(zhù)數字集成電路和微電子技術(shù)的發(fā)展，出現了dds(直接數字式頻率合成)技術(shù)，它從相位的概念出發(fā)進(jìn)行頻率合成，采用了數字采樣存儲技術(shù)，具有相位精確、頻率分辨率高、轉換時(shí)間短等突出的優(yōu)點(diǎn)。高性能dds技術(shù)結合dsp技術(shù)、大規?？删幊踢壿嬈骷夹g(shù)使得實(shí)現線(xiàn)性調頻相位編碼混合信號成為可能。

ad9858簡(jiǎn)介
---ad9858的10位數摸轉換器可工作到1gsps，可產(chǎn)生400mhz的頻率捷變模擬輸出正弦波，具有快速調頻和細微的頻率分辨率(32位頻率分辨率)。內部有集成的電荷泵(cp)和相頻檢測器(pfd)，可以將高速dds和鎖相環(huán)(pll)結合使用。片內模擬混頻器又可使dds、pll和混頻器結合使用。ad9858可對對輸入時(shí)鐘進(jìn)行二分頻，這樣外部輸入時(shí)鐘可以高達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)生由內部寄存器frw控制的單頻輸出信號。頻率可以任意改變，頻率跳變的速度與刷新相應寄存器的速度有關(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)存儲在寄存器中的頻率值來(lái)實(shí)現。頻率掃描模式可以自動(dòng)完成頻率掃描工作，產(chǎn)生線(xiàn)性調頻或實(shí)現其他頻率掃描應用，而且不受i/o口對多寄存器操作時(shí)的速度限制。ad9858有并行和串行兩種編程模式，有4個(gè)相互獨立的工作組(profile 0～3)，每個(gè)工作組由32位的頻率調制字(ftwx)和4個(gè)14位的相位補償字(powx)組成，4個(gè)工作組之間由外部引腳ps0和ps1進(jìn)行切換，其對應關(guān)系如表1所示。
---無(wú)論ad9858工作于哪種工作模式，分別設定profile工作組的ftwx和powx，通過(guò)改變ps1和ps0的值，就可以同時(shí)改變信號的頻率和相位，而且相位的改變可以是絕對調相或相對調相，這正是ad9858實(shí)現混合調制的關(guān)鍵。相對于較早前使用的dds器件ad9854，ad9858大大縮短了碼元間的轉換時(shí)間。因為ad9854僅有一個(gè)相位補償器(pow)，這使得ad9854只有通過(guò)外部更新信號來(lái)改變相位補償器的內容，以實(shí)現相位調制，所以ad9854碼元轉換時(shí)間較長(cháng)。
---參數寫(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寫(xiě)入相應的ftwx和powx，4個(gè)工作組中每2個(gè)工作組中的參數相同。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。當相鄰的兩個(gè)子碼的相位相同時(shí)，可以將輸出改為參數相同的另一個(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fud，通過(guò)外部控制器(如adsp21065l)重新更新ad9858寄存器的內容，來(lái)保證相位的準確，這樣不但增加了碼元的轉換時(shí)間，而且控制也會(huì )變得復雜。

硬件電路設計
 ---線(xiàn)性調頻相位編碼混合調制信號源系統的框圖如圖1所示，主要由ad9858、dsp處理器adsp21065l和cpld構成。
---cpld的作用是產(chǎn)生整個(gè)dds系統需要的全部同步控制信號，接受主機提供的控制信號和波形參數選擇信號，產(chǎn)生相應的adsp21065l中斷信號。adsp21065l根據中斷信號來(lái)確定雷達工作波形，產(chǎn)生相應工作參數，然后對ad9858進(jìn)行相應的初始化和置數。cpld還將波形參數、工作模式等信息通過(guò)i/o端口發(fā)送給雷達發(fā)射機、信號處理機等相應的其他處理單元。用cpld來(lái)控制ad9858具有工作波形穩定、時(shí)序容易控制、精度高和后期調試簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。ad9858是信號源的核心，在接收adsp21065l的參數后，確定相應的工作狀態(tài)，等待cpld產(chǎn)生相應的控制信號，輸出相應的波形。ad9858輸出的信號經(jīng)過(guò)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò )后，輸出混合調制信號。

實(shí)驗結果和結論
---在實(shí)際產(chǎn)生二相碼的時(shí)候，由于通過(guò)外部引腳ps0和ps1的變化來(lái)改變二相碼的子碼轉換，這個(gè)過(guò)程中不可避免地會(huì )使子碼與子碼之間有一定的轉換時(shí)間，轉換時(shí)間主要取決于ad9858的外部更新信號fud。子碼轉換如圖2所示，系統為40mhz時(shí)，子碼1頻率為2mhz、初相為0