在數(shù)字波形產(chǎn)生技術(shù)中,，由于直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術(shù)具有多種優(yōu)點(diǎn)，已在軍事和民用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,，通過(guò)基于DDS的各種波形產(chǎn)生技術(shù),，再結(jié)合控制程序，就可實(shí)現(xiàn)任意信號(hào)波形的產(chǎn)生,。
1 總體設(shè)計(jì)框圖
由于DDS芯片AD9858的工作頻率可達(dá)1 GHz,，可輸出450 MHz的信號(hào)，因此選擇它來(lái)產(chǎn)生雷達(dá)信號(hào)。而要實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)的快速轉(zhuǎn)換與脈沖的占空比控制,，就需要采用速度較快的控制芯片,，因單片機(jī)C8051F340最高運(yùn)行速度可達(dá)到48 MHz，又采用流水線工作方式,，執(zhí)行一條指令只需20 ns,，速度可以滿足需求。DDS芯片要輸出信號(hào),，必需要2倍于輸出信號(hào)的參考信號(hào),，這里選用了美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的LMX2531芯片，它集成了PLL,、VCO和超低噪聲和高精度的LDO,，輸入40MHz的震蕩信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)設(shè)置其內(nèi)部的寄存器,，便可輸出穩(wěn)定的1 GHz信號(hào)作為AD9858的參考信號(hào),。
2 信號(hào)源硬件電路設(shè)計(jì)
2．1 控制電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)控制芯片采用Silicon公司的C805117340微控制器。它具有高速,、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的微控制器內(nèi)核(可達(dá)48 MI·s-1),，精確校準(zhǔn)的12 MHz內(nèi)部振蕩器和4倍時(shí)鐘乘法器，通用串行總線(USB)功能控制器,，有8個(gè)靈活的端點(diǎn)管道,，集成收發(fā)器和1 kB FIFO RAM，64 kB的片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器,，硬件實(shí)現(xiàn)的SMBus／I2C,、增強(qiáng)型UART和增強(qiáng)型SPI串行接口4個(gè)通用的16位定時(shí)器，具有5個(gè)捕捉／比較模塊和看門狗定時(shí)器功能的可編程計(jì)數(shù)器／定時(shí)器陣列(PCA)片內(nèi)上電復(fù)位,、VDD監(jiān)視器和時(shí)鐘丟失檢測(cè)器多達(dá)40個(gè)端口I／O,。采用它可以對(duì)AD9858芯片及LMX2531相應(yīng)的設(shè)置。
具體的設(shè)計(jì)與引腳連接如圖2所示,。P0.0～P0.4分別接LMX2531的DATA,，CLK，LE,，CE,。P1.2～P1.7接AD9858的控制引腳，P2.0～P3.5接DDS的8位數(shù)據(jù)線和6位地址線,。
2．2 DDS信號(hào)產(chǎn)生單元電路
采用AD8958產(chǎn)生模擬雷達(dá)信號(hào),，參考時(shí)鐘采用1 GHz振蕩信號(hào)，由LMX2531提供,，接到AD9858的33腳與34腳,。圖3所示為AD9858的外圍電路連接圖。采用C8051F340對(duì)其內(nèi)部頻率、相位寄存器進(jìn)行設(shè)置,，以輸出所需信號(hào),。
2．3 參考信號(hào)產(chǎn)生電路
為了使DDS芯片AD958輸出高頻信號(hào)，必須給其高頻率的精準(zhǔn)參考時(shí)鐘,。而LMX2531芯片可以滿足需求,。
LMX2531是低供電，高性能頻率合成器,，它完整地集成了PLL和VCO電路,。同時(shí)內(nèi)部集成的低噪聲、高精度的低壓差穩(wěn)壓器LDO,，使得系統(tǒng)具有更高的噪聲抑制性能和穩(wěn)定性,。當(dāng)與高質(zhì)量參考晶振配合使用時(shí)，可產(chǎn)生穩(wěn)定,、低噪聲的本地振蕩信號(hào),。LMX2531是單塊集成電路，采用先進(jìn)的BICMOS制作工藝,。LMX2531有幾種不同型號(hào),，分別用于不同的頻率段。該芯片采用三線Microwire接口方式使得編程更容易,，接口操作電壓低到1．8 V,。電源供電范圍2．8～3．2 V。LMX2531為36個(gè)引腳(6 mm×6 mm×0．8 mm)無(wú)鉛LLP封裝,?？蓽p小PCB板的尺寸，所以采用它來(lái)產(chǎn)生電路的參考時(shí)鐘,。LMX2531的外圍電路如圖4所示,。
2．4 上位機(jī)控制軟件
本電路通過(guò)上位機(jī)軟件與單片機(jī)通信，靈活控制產(chǎn)生模擬雷達(dá)信號(hào)的載頻,、脈寬,、重頻。采用VC6．0軟件設(shè)計(jì)制作上位機(jī)控制軟件,，界面如圖5所示,。可以產(chǎn)生豐富多樣的雷達(dá)信號(hào),。例如單載頻脈沖信號(hào),、頻率捷變信號(hào)、頻率跳變信號(hào),、重頻變化信號(hào)、脈寬變化信號(hào)，還可以產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)和相位編碼信號(hào),。另外,，還可以產(chǎn)生模擬的雷達(dá)干擾信號(hào)，如噪聲調(diào)頻信號(hào)和隨機(jī)挖空信號(hào),。
通過(guò)設(shè)置,，信號(hào)源便可以準(zhǔn)確地輸出所需的模擬雷達(dá)信號(hào)。下面以產(chǎn)生重頻參差信號(hào)進(jìn)行說(shuō)明,。圖6(a)為對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行設(shè)置產(chǎn)生三重頻參差信號(hào),，圖6(b)為產(chǎn)生的重頻參差信號(hào)，可看出信號(hào)的重頻在步進(jìn)增大,。以圖6(c)為放大的載頻信號(hào),，可以看出測(cè)得載頻為100 MHz。
3 結(jié)束語(yǔ)
本設(shè)計(jì)突出了輸出信號(hào)的靈活性,，而且電路中芯片均采用貼片封裝,，最后制作的電路體積較小，能輸出豐富的模擬雷達(dá)信號(hào),，又顯示了它強(qiáng)大的功能,。經(jīng)過(guò)測(cè)試表明，該信號(hào)源在功能上滿足系統(tǒng)的研究要求,，該方案的各項(xiàng)性能指標(biāo)均較高,，從而證實(shí)了其可行性和前瞻性，并且在相位噪聲,、雜散抑制度,、諧波抑制度等方面有較好的表現(xiàn)。