基于ad9858的线性调频源的设计

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1、基于AD9858的线性调频源的设计.freelp)和鉴频器(phasefrequencydetector)使其非常适合于高速DDS和锁相环结合应用的场合;同时,它还提供有模拟混频器,可适用DDS、PLL和混频器相结合的应用场合。此外,AD9858的杂散抑制性能和谐波抑制性能也非常突出,当输出40MHz信号时,±1MHz带宽内的数模转换SFDR为-87dBc,输出180MHz信号时,±1MHz带宽内的数模转换SFDR为-84dBc。AD9858作为一个可编程DDS器件,其配置相对比较简单,频率调节字和控制字可以以并行方式或串行方式写

2、入。将数据写入控制与工作有关的寄存器中就可以配置AD9858了。当AD9858工作于点频模式时,有四个用户定义的频率可以通过一对外部引脚来选择,这四个频率允许用户写入四个不同的频率调节字和相位偏移字,从而获得不同的频率和相位偏移。AD9858还可以配置为扫频模式。为了节省功耗,可以通过编程使其进入全休眠状态。图13AD9858的配置3.1扫频工作模式的配置AD9858有两种工作模式,单一点频模式和扫频模式。单一点频模式的配置比较简单,只需将控制寄存器(CFR)(注:与扫频模式的配置类似,不同点在于将扫频使能位置0)和频率调节字(F

3、THz,以便使其作为DDS的工作参考时钟,配置芯片选用Xilinx公司生产的CPLD芯片XC95144XL来完成。其电路的硬件结构如图1所示。使用XC95144XL时,可按照AD9858数据手册上提供的时序来对图中所示的端口进行操作,以便完成对AD9858的配置。用60MHz时钟输入到PFD端口可作为鉴频器的输入,VCO的输出经功分器后,一路经16分频后从DIV端口输入作为鉴频器的输入,另一路直接从端口REFCLK输入以作为DDS的参考时钟。端口CP的输出经环路滤波后可作为VCO的调谐电压。而线性调频信号则从端口IOUT输出,并经

4、带通滤波器和放大器后,作为最终所需要的输出。5控制流程该设计的配置芯片选用的是Xilinx公司的XC95144XL,控制程序采用VHDL语言编写。设计输出的线性调频信号的起始频率为48MHz,终止频率为72MHz,时宽为20μs,其控制流程如图2所示。在系统接到上电复位信号后,可依次向CFR、FTHz的时钟信号倍频到960MHz,以便使其作为DDS的工作参考时钟,配置芯片选用Xilinx公司生产的CPLD芯片XC95144XL来完成。其电路的硬件结构如图1所示。使用XC95144XL时,可按照AD9858数据手册上提供的时序来对图

5、中所示的端口进行操作,以便完成对AD9858的配置。用60MHz时钟输入到PFD端口可作为鉴频器的输入,VCO的输出经功分器后,一路经16分频后从DIV端口输入作为鉴频器的输入,另一路直接从端口REFCLK输入以作为DDS的参考时钟。端口CP的输出经环路滤波后可作为VCO的调谐电压。而线性调频信号则从端口IOUT输出,并经带通滤波器和放大器后,作为最终所需要的输出。5控制流程该设计的配置芯片选用的是Xilinx公司的XC95144XL,控制程序采用VHDL语言编写。设计输出的线性调频信号的起始频率为48MHz,终止频率为72MHz

6、,时宽为20μs,其控制流程如图2所示。在系统接到上电复位信号后,可依次向CFR、FTW、DFTW、DFRRW写控制字,然后等待脉冲展宽信号的到来。脉冲展宽信号为外部激励信号,上升沿有效。当检测到一个上升沿之后,系统将发出一个信号(信号的作用是将写入寄存器的数据导入DDS内核,同时使DDS按照新的配置开始工作),同时计数器开始计数并输出宽度为20μs的线性调频信号,同时对地址为0x02的寄存器进行操作,以将Bit3置为高电平,并使相位累加器的清零位有效。计数器计满后会发出一个信号,由于此时相位累加器清零位有效,此时相位累加器被清零

7、,与此同时停止输出线性调频信号,然后继续对地址为0x02的寄存器进行操作,同时也将Bit3置为低电平,并使相位累加器清零位无效,此时如果接收到信号,则线性调频信号重新输出。至此,系统将进入等待状态以等待脉冲展宽信号的到来,这样依次往复,即可实现脉冲线性调频信号的输出。6结束语随着数字电子技术的发展,直接数字频率合成得到了日益广泛的应用,DDS技术也日臻完善。传统线性调频信号的产生方法(VCO方法和声表面波方法)由于线性度差、频率稳定度低而逐渐被淘汰。本文介绍了一种采用DDS方式直接产生线性调频信号的全数字设计方法。该方案一方面采用

8、了当今技术最为领先的DDS芯片AD9858,另一方面也根据严格的高速电路设计理论进行了整体规划和布线。经过测试,该方案的各项性能指标均较高,从而证实了其可行性和前瞻性,同时也表明AD9858在相位噪声、杂散抑制度、谐波抑制度等方面确有很好的表现。