基于ad9914 的线性调频连续波模块设计

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1、基于AD9914的线性调频连续波模块设计陈天乐程翔海军驻南京九二四厂军事代表室江苏南京2111000引言现代战场电磁环境复杂多样，对电子战装备的抗干扰能力提出了更高的要求。就雷达而言，其在现代战场上的巨大作用决定了其重要的地位，同时也意味着接踵而来的诸多干扰措施。目前，传统的雷达信号产生技术已经无法满足现代雷达的需求，而基于数字技术的DDS信号产生方法以其灵活多变、信号产生方式简单、参数可编程等优点在雷达信号设计方面得到了越来越广泛地应用。直接数字频率合成技术（DDS）是最新的信号合成技术。随着高速大规模集成电路技术的飞速发展，直

2、接数字频率合成技术成为近年来快速发展的新一代的频率合成方法，是继直接频率合成与间接频率合成之后的第三代频率合成方法。DDS将先进的数字信号处理的相关理论引进到频率合成领域，充分利用数字采样技术进行信号的合成。DDS是一种从相位概念出发直接合成所需要波形的全新频率合成技术，是信号合成诸多方法中的最佳方案。近几年随着超高速数字电路的发展以及对DDS的深入研究，DDS的最高工作频率以及噪声性能已接近并达到与锁相频率合成器相当的水平。这种飞速发展的频率合成技术现已广泛应用于通讯、导航、雷达、遥控遥测、电子对抗以及现代化的仪器仪表工业等领域

3、。目前，在DDS应用方面，AD等公司推出了集成化、多功能的专用DDS芯片，如AD9914、AD9915、AD9854等，为用户提供了方便的开发工具。本文采用AD9914作为核心电路，搭建了信号产生单元，并且测试了产生的线性调频连续波信号。1信号产生模块方案设计基于DDS技术的信号产生模块的核心为DDS电路。就本文所要完成的工作而言，为了得到高质量的输出波形，我们选择采用专用的DDS芯片来作为信号产生模块的核心。同时，遵循对DDS信号产生模块的控制方案的选择应遵循灵活简便的原则。综合考虑，决定采用高性能FPGA作为DDS信号产生模块

4、的控制部分。为了更方便快捷的改变信号产生的控制参数，以实现更加复杂的波型，加入了上位机单元。FPGA与上位机间的连接是通过ISA总线进行的。系统的结构图及信号通路如图1.1所示。对于需要产生的线性调频连续波宽带雷达信号的信号质量，提出以下的指标：（1）输出频率的范围：9.08GHz~9.28GHz；（2）线性调频下限频率：9.08GHz；（3）线性调频上限频率：9.28GHz；（4）调频周期：200.0us~1.5ms；（5）输出功率：≮10.0dBmARGIN:0cm0cm0pt"class=Pa4>（6）输出功率平坦度：＜3.

5、0dB；（7）无杂散动态范围：优于50.0dBc；2雷达信号产生模块的实现2.1信号产生模块的搭建器件选型后，便可以开始进行系统的搭建。模块搭建示意图如下。在搭建好的模块中，3362主板负责收集在用户界面写入的数据，并将其转化为AD9914控制寄存器所需的数据格式，与S30的通信是通过ISA总线实现。S30利用SPI口与AD9914进行数据的传输，将产生的时序信号传入DDS芯片之中。AD9914产生的基带信号经过上变频模块，变为X波段信号输出。其中，AD9914芯片与X波段上变频模块的系统时钟与图2.1信号产生模块设计方案图3.1

6、雷达信号产生模块搭建方案图图3.2信号产生控制模块设计方案图3.3ISA数据传输模块封装图020电子科技ElectronicsTechnology电子制作本振信号由高稳频率源提供。2.2总体结构信号产生控制单元由S30数字I/O板实现，承担对DDS的控制任务。具体来说，就是产生AD9914正常工作所需的时钟、片选信号及数据流信号，并且负责调整各信号之间的配合，使之符合AD9914工作的时序。其控制逻辑的总体结构如图2.2所示：上图所示的控制结构最终的输出是AD9914的时序信号。时序信号的产生过程大致如下：ISA数据传输模块根据输

7、入的ISA地址，读取用户输入的控制字，存入FPGA相应的寄存器中。数据调制及打包模块将控制字与相应的AD9914控制寄存器的地址一起打包，形成数据流。SPI时序产生模块根据选定的AD9914传输模式的要求，配合打包完的控制字数据，形成有效的时序，加载到AD9914板子中。2.3信号产生控制模块的实现ISA数据传输模块的主要作用是：通过ISA总线将用户输入的控制数据从上位机传输到S30数字I/O板相应的寄存器中。ISA数据传输模块的封装图如图2.3：数据的调制及打包模块的作用是：（1）初始化AD9914的控制寄存器；（2）将从上位机

8、传来的数据打包，形成写往AD9914寄存器所需的数据流；（3）产生数据加载指示信号load_data及数据位判别信号H64L32；（4）控制各组数据写入的间隔及时刻，使之与后续的时序信号匹配。模块的封装图如图2.4所示。SPI模块的作用是：（1）产