DDS频率源技术研究

【摘 要】 介绍一种应用AD9854芯片产生一路中心频率为32MHz、正斜率、时宽为16us/8us实时可变、带宽为4MHz的线性调频信号。

【关键词】 线性调频 直接数字合成

线性调频是一种常用的雷达信号。在现代雷达技术中，为了解决作用距离与距离分辨率之间的矛盾，广泛采用脉冲压缩技术，其中比较普遍地运用线性调频脉冲压缩技术。在雷达发射功率不变的情况下，增加时宽也就是增加发射信号能量，便于截获和跟踪目标。增加带宽能够得到高分辨率，便于识别和分辨目标。大时宽高占空比的低峰值功率发射信号还有利于降低雷达被敌方干扰机和反辐射导弹截获的概率。

线性调频信号产生的方法有无源法和有源法两种。无源法的缺点是不容易实现发射波形的实时变换和实时控制。早期有源法使用压控振荡器产生近似的线性调频信号，通过对控制电压进行开环补偿改善调频线性度，但是这样的压控振荡器容易受温度变化的影响，稳定度、线性度、可靠性等性能都相当差，早已淘汰。

直接数字合成优良的SFDR性能。SFDR是无杂散动态范围，也就是常说的杂散抑制，其定义是：

SFDR=10lgdBc

AD9854在1MHz内SFDR达80dBc.

3 波形发生器的功能和原理

3.1 波形发生器的功能

产生一路中心频率为32MHz、正斜率、时宽为16us/8us实时可变、带宽为4MHz的线性调频信号。

3.2 波形发生器的原理

外部输入80MHz的正弦信号，功分后一路倍频放大后，产生240MHz信号作为AD9854的参考时钟，另一路作为CPU的输入时钟。外部复位信号、8uS/16uS选择信号、调制脉冲送给CPU作控制信号。当CPU工作异常时，自复位电路对CPU进行复位。CPU通过高6位地址线和8位数据线对AD9854的寄存器进行置数。

，04H为高位字节，09H为低位字节；

，10H为高位字节，15H为低位字节，最高位为1时，线性调频为负斜率，最高为为0时，线性调频为正斜率；

在时宽为8μs时，扫频频率点数

，

在时宽为16s时，扫频频率点数

，

外部触发信号和8uS/16uS选择信号输入到CPLD和微处理器单元，通过对CPLD芯片的编程，输出IOUDCLK信号作为AD9854输出线性调频的开始和结束的写入数据脉冲。当输入8uS/16uS选择信号低电平时，AD9854输出线性调频的时宽是8us，为高电平时，输出线性调频的时宽为16us。如图3所示。同时CPLD输出ACC2信号和INT信号输入微处理器单元，让微处理器单元在不同的状态下对AD9854写入不同的数据。

3.3 外围电路设计

（1）由采样定理得知DDS的输出频率不能大于时钟频率的二分之一，为了改善输出信号频谱纯度、降低D/A转换特性不理想的影响、降低对D/A后接带通滤波器的要求，必须尽量提高采样频率，因此取DDS的时钟频率为240MHz。（2）微处理器单元需要写入AD9854数据的速度较快，因此不使用普通8031系列单片机（一个指令需要12或24个时钟周期，时钟频率只有12MHz～24MHz），而使用CYGNAL系列单片机（一个指令需要1或2个时钟周期，时钟频率25MHz），完全兼容MCS-51核心。而且电源电压和IO口电压3.3V，可以很好地与AD9854接口兼容。（3）数模混和的电路中，由于数字部分干扰源很多，所以模拟部分易受影响。因此要注意把模拟地和数字地分开。一般的方法是用一根线来连接数字地和模拟地，而且只在一处相连，这样就可以较好地切断数字部分的干扰源。（4）AD9854的功耗特别大，在这里只是运用了其CHRIP的功能，为降低功耗，在设计时把不用的功能关掉来得到目的。由于AD9854使用3.3V电源，因此不使用普通线型稳压模块供电，而使用DC-DC模块供电，效率比较高。同时CPLD和微处理器单元这里也选用3.3V低电压版本。

4 结语

利用AD9854设计的线性调频发生器具有跳频速度快、频率分辨率高、体积小、系统工作稳定、使用方便等优点。因此它有很强的实用价值。

参考文献：

[1]刘光辉，唐小宏；DDS阵列频率源技术研究[J].电子科技大学学报，2004年04期.

[2]武剑辉.多波形频域数字脉冲压缩系统的研究[D].电子科技大学，2001年.

[3]美国AD公司.Synthesizers Products data book.