VXI總線(xiàn)專(zhuān)用中頻信號源的設計

ＶＸＩ總線(xiàn)系統將計算機技術(shù)、測控技術(shù)和接口技術(shù)等多種高新技術(shù)緊密結合起來(lái)，具有結構緊湊、數據吞吐能力強、可靠性強等優(yōu)點(diǎn)，成為自動(dòng)測試系統的優(yōu)秀平臺。直接數字合成技術(shù)（ＤＤＳ）提供傳統頻率合成方法難以實(shí)現的高分辨率、高頻率轉換速度及相位的連續性，這使得ＤＤＳ具有廣泛的應用前景。導彈雷達導引頭的研制及生產(chǎn)是一個(gè)相當復雜和精密的過(guò)程。為實(shí)現導引頭自動(dòng)測試系統，研制了ＶＸＩ專(zhuān)用信號源模塊。這里采用ＶＸＩ總線(xiàn)專(zhuān)用接口芯片ＩＴ９０１０與可靈活配置的ＦＰＧＡ器件設計ＶＸＩ總線(xiàn)接口電路，采用ＤＤＳ技術(shù)直接實(shí)現幅度可控的中頻信號電路。

一般的雷達中頻目標回波信號可以簡(jiǎn)單描述為：
ｓ（ｔ）＝∑Ａｎ·ｒｅｃｔ（αｔ－β）ｃｏｓ（２πｆｄｔ＋φ） （１）
式中，Ａｎ是回波起伏包絡(luò )，ｒｅｃｔ（ｔ）是矩形函數，α、β是目標回波參數，ｆｄ、φ是回波多普勒頻率及初相。

１ 模塊設計

ＶＸＩ專(zhuān)用信號源，模塊包括ＶＸＩ接口電路和功能電路兩部分，如圖１所示。ＶＸＩ總線(xiàn)接口電路接收０槽控制器的信息。目標信息數據通過(guò)ＶＸＩ總線(xiàn)下傳到信號源模塊，通過(guò)時(shí)序控制電路ＩＩ控制ＤＤＳ輸出包含多譜勒信息的中頻信號，通過(guò)時(shí)序控制電路Ｉ控制ＤＡＣ輸出以控制ＤＤＳ輸出信號幅度，從而獲得含有目標參數的雷達和信號、方位差以及俯仰差中頻信號三路信號。

ＶＸＩ總線(xiàn)模塊分為四種器件，寄存器基器件、消息基器件、存儲器基器件和擴展基器件。寄存器基器件實(shí)現簡(jiǎn)單、成本低，這里采用ＶＸＩ專(zhuān)用寄存器基器件接口芯片ＩＴ９０１０。它集成了ＶＸＩ總線(xiàn)寄存器基器件所需的功能，配以簡(jiǎn)單輔助電路即可實(shí)現ＶＸＩ總線(xiàn)系統初始化、地址譯碼、中斷控制、時(shí)序控制等功能。ＦＰＧＡ采用ＡＬＴＥＲＡ公司ＥＰ２０Ｋ１００芯片，其靈活的可重新配置特性為設計人員實(shí)現接口電路提供了極大的方便，并配合ＩＴ９０１０完成接口初始化等功能。

直接數字頻率合成技術(shù)是一種先進(jìn)的頻率合成技術(shù)，具有簡(jiǎn)單、靈活的特點(diǎn)。ＤＤＳ輸出頻率ｆ０為：ｆ０＝(K/2N)ｆｃｌｋ

其中，Ｋ為頻率控制字，Ｎ為ＤＤＳ相位累加器字長(cháng)，ｆｃｌｋ為ＤＤＳ時(shí)鐘。ＤＤＳ采用美國ＡＤ公司的ＡＤ９８５０。ＤＤＳ工作時(shí)鐘頻率為１００ＭＨｚ?熏頻率分辨率大于０．０２３３Ｈｚ，頻率轉換時(shí)間約為２７０ｎｓ。信號發(fā)生電路由ＦＰＧＡ構成的時(shí)序控制電路Ｉ與ＡＤ９８５０電路構成，頻率控制字由數學(xué)模型產(chǎn)生，通過(guò)ＶＸＩ接口傳送到ＤＤＳ，輸出指定頻率的中頻信號。ＤＤＳ采用串并行工作方式，頻率控制字寫(xiě)入完畢，在更新控制信號的控制下，輸出新的頻率值信號。如果相位控制位的數據沒(méi)有改變，則輸出頻率的相位是連續的，這是ＤＤＳ的一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。

通過(guò)改變ＡＤ９８５０配置腳Ｒｓｅｔ中流過(guò)的電流可以直接控制ＤＤＳ輸出幅度，幅度控制電路由ＦＰＧＡ構成的時(shí)序控制電路ＩＩ、ＤＡＣ和ＤＤＳ電路構成。幅度控制量由數學(xué)模型產(chǎn)生，其符號表示角誤差信號相位，通過(guò)控制ＤＤＳ相位控制字來(lái)確定ＤＤＳ輸出信號移相＋π／２或－π／２；幅度控制量大小與角誤差信號大小成正比，通過(guò)ＶＸＩ接口由ＤＡＣ電路轉換成模擬信號來(lái)控制ＤＤＳ輸出信號幅度，從而獲得含有目標參數的和、方位差以及俯仰差三路中頻信號。幅度控制電路如圖２所示。

２ 測試結果

ＶＸＩ信號源模塊采用４層電路板設計，采取了隔離、濾波、屏蔽等電磁兼容措施，取得了比較好的指標。用Ａｇｉｌｅｎｔ頻譜儀Ｅ４４４０１對模塊產(chǎn)生的中頻標準正弦信號進(jìn)行測試，相位噪聲優(yōu)于－１００ｄＢｃ／Ｈｚ，輸出信號幅度為－５０ｄＢｍ～１０ｄＢｍ可調，分辨率為１ｄＢｍ。若外接ＨＰ８４９６Ｂ衰減器，輸出信號幅度可以達到－１３０ｄＢｍ。輸出頻譜及相位噪聲
將電子技術(shù)領(lǐng)域中新的研究成果（如ＤＤＳ、ＦＰＧＡ和ＤＳＰ等技術(shù)）不斷應用于儀器系統中，必將簡(jiǎn)化儀器設計，提高儀器性能，降低儀器造價(jià)。ＶＸＩ總線(xiàn)儀器有著(zhù)傳統儀器不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)測試等領(lǐng)域中得到了廣泛的應用。本文研制的基于ＶＸＩ總線(xiàn)的Ｃ尺寸專(zhuān)用中頻信號源模塊已成功應用于實(shí)際的ＶＸＩ總線(xiàn)雷達自動(dòng)測試系統中.