1、导言
近年来,跟着雷达技能的迅速发展,人们对雷达信号的要求也越来越高。高精度、高扫描率、高抗干扰性、低截获率成为人们寻求的方针。满意这种需求除了靠发生杂乱的雷达波形外,还需要在雷达体系中运用高性能的器材。而高性能DDS技能、DSP技能及大规模可编程逻辑器材技能、电子计算机的运用为此类问题的处理供给了一种新的途径。AD9858便是一款高性能的DDS器材,可便利快速地发生线性调频、单频脉冲及编码调制信号。
2、器材简介
ADI公司推出的AD9858器材是具有1GSPS,千兆次取样/秒 速率的直接数字组成器,DDS 、10位D/A转化器、快速频率跳动和精密调谐分辨率功用的单片处理方案。AD9858比从前的处理方案速度快三倍功耗却未添加,因而合适用在无线设备、军事以及航空雷达的规划傍边。和其它的高速DDS产品不同,AD9858内部集成了DAC、相位/频率检测器和电荷泵,能满意规划者的低相位噪音、低虚伪能量、快速频率转化和宽带宽线性扫描的要求。AD9858的首要性能指标如下:
●具有1千兆次/秒的采样速率;
●具高达2GHz的输入时钟(可以2分频);
●集成有10位D/A转化器;
●内含32位可编程频率寄存器?
●带有8位并行及SPI串行操控接口;
●主动频率扫描功用;
●内带4套频率寄存器;
●选用3.3V低电源供电;
●选用100脚EPAD-TQFP封装;
●集成有2GHz的混频器。
AD9858芯片的首要引脚包含数据线D7~D0、地址线ADDR5~ADDR0、参阅时钟输入引脚(REFCLK)、DAC输出(IOUT)、寄存器组挑选信号(PS0、PS1)、频率更新引脚(FUD)、体系同步时钟(sysclk)及复位信号(RESET)等。
AD9858 芯片的体系结构如图1所示,它共分三大块:DDS核、模仿混频器和数字锁相环。DDS核可在数字域发生可以表明正弦曲线的数字值。经过设置不同的作业形式,DDS核可经过幅相转化器将这些正弦曲线值转化为频率、相位或调制成带着信息的信号;数字锁相环则由一个数字相频检测器(PHD)驱动一个具有高速锁存逻辑电路的电荷泵所组成。它与DDS核联合运用可扩展频率组成的规模。模仿混频器选用差动输入?其输入级内部选用直流误差,外部选用沟通匹配方法衔接,输出为中频信号。模仿混频器首要用于通讯基站的规划。
芯片的内部可用资源包含4套频率转化字(32位)、一个相位偏移字(14位)寄存器和一个操控字寄存器、一个步进频率转化字寄存器和一个16位步进频率斜率字寄存器。
AD9858的杰出特色是:当其间一套寄存器处于作业状况时,答使用户改动别的三套寄存器的值。
AD9858的操作形式有单边带、频率扫描及全睡觉形式三种。常用形式为单边带和频率扫描形式。
3、AD9858在雷达信号源中的运用
3.1 雷达体系的作业原理
图2所示是一般雷达体系的作业原理示意图。图中,雷达发射机发生电磁波后,会经收发天线辐射入大气层。电磁波在大气中以光速传达,若方针在天线的波束内,则它要截取必定的电磁能并将其向各方向散射。雷达接收到这些散射电磁波后会以此来判别方针的距离和速度等信息。
雷达体系遍及选用的发射信号大致有以下几种:单频脉冲、线性调频信号及编码调制信号。为了增大勘探距离,优化距离分辨率、速度分辨率等技能指标,一般还将这几种波形进行组合发生组合波形。如单频窄脉冲+线性调频、单频窄脉冲+线性调频编码调制信号等。而用高速DDS芯片AD9858构成的这些信号具有精度高、扫描率高、抗干扰性好、截获率低一级特性。
3.2 依据AD9858的雷达信号源的作业流程
由AD9858发生的雷达信号源的原理框图如图3所示。该体系在作业时,操控计算机宣布操控信号以决议体系发生波形的品种及参数,并将频率码打入高速DSP芯片内部。CPLD(可编程逻辑器材)依据操作形式操控信号来决议所发生波形的周期,并发生周期性的雷达中止信号(Flag为双向可编程IO引脚,可用于中止信号的承受)以中止DSP,然后使其向AD9858发操控字,并发生预期的中频信号波形。AD9858选用差动电流输出,然后经偏压电阻网络构成输出电压,再经上变频电路送至微波接口。
相对于ADI公司以往的DDS芯片而言,AD9858的优势在于其具有四套频率发生寄存器及四个相位调整寄存器,这使得它可以便利快速的发生跳频信号以及四相码编码调制信号,并且其转化时刻很短。这是由于这四组操控寄存器的挑选是依托外部挑选信号PS1、PS0来完成的,一般这两根挑选信号衔接到DSP的可编程I/O输出引脚,经过它们对I/O引脚进行操作的时刻远远小于对数据总线的操作时刻。下面以四相码为例扼要阐明一下AD9858的操控流程
(1)向AD9858的四个相位调整寄存器内置入0度、90度、180度及270度;
(2)向AD9858的四个频率字操控寄存器内置入编码调制信号的基率;
(3)操控CPLD向AD9858的FUD引脚宣布频率更新信号并发生波形,一起发动DSP内部定时器对码元宽度进行计数;
(4) 在DSP中止服务程序中发相位挑选信号,即操控PS1、PS0以进行相位挑选。
图4所示是AD9858的首要操控波形。
选用AD9858发生的四相码编码调制信号码元之间的距离仅为几十纳秒乃至更低,这是其它DDS器材所无法到达的。
实际运用证明:用上述技能规划的依据AD9858的雷达信号源作业平稳,精度高,并且作业带宽也较大(可安稳作业于300MHz)。
4 、结束语
DDS芯片AD9858具有频率转化时刻短,输出频带宽的长处。选用该芯片所规划的信号源结构简略,功用强,抗干扰性优胜。别的,AD9858也可运用于通讯范畴,尤其是跳频通讯。因而AD9858具有广泛的运用远景。
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