高性能DDS器件AD9858及其在雷达信号源中的应用

来源：智榕旅游

●应用与设计

-23-高性能DDS器件AD9858及其在雷达

信号源中的应用

王辉

(西安电子科技大学机电工程学院,陕西西安,710071)

摘要:介绍了美国模拟器件公司的高性能直接数字频率合成器(DDS)AD9858的主要性能,给出了其内部功能模块及工作波形图,同时给出了AD9858在雷达信号源设计中的应用方法。关键词:DDS;相位调整;频率字控制;分类号:TN741文献标识码:B

四相码编码调制

文章编号:1006-6977(2003)12-0023-03

DDSChipAD9858andItsApplicationinSignalSourceofRadar

WANGHui

Abstract:ThehighperformanceDDSchipAD9858producedbyAnalogDeviceInc,anditsapplicationinsignalsourceofradarismainlyintroduced.Atthesametime,thefunctionalblockdiagramandtheI/Osynchroniza2tiontimingdiagramofthechiparegiven.Keywords:DDS;phaseadjusting;frequencytuningword;quadraturephasecodingmodulation

1引言

近年来,随着雷达技术的迅速发展,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、低截获率成为人们追求的目标。满足这种需求除了靠产生复杂的雷达波形外,还需要在雷达系统中应用高性能的器件。而高性能DDS技术、DSP

……}

DpcForISR(){……}2.4FIFO方式

s5935的两条FIFO,分别对应于读、写外加总

技术及大规模可编程逻辑器件技术、电子计算机的

应用为此类问题的解决提供了一种新的途径。AD9858就是一款高性能的DDS器件,可方便快速地产生线性调频、单频脉冲及编码调制信号。

2器件简介

ADI公司推出的AD9858器件是具有1GSPS(千

参考文献

[1]PCISpecifications.

[2]s5935PCIPRODUCTDATABOOK.APPLIED

MICROCIRCUITSCORPORATION.

[3]WalterOney,ProgrammingtheMicrosoftWindows

DriverModel.MicrosoftPress,1999.

线,它们可根据读写方向由s5935自动选择。当外加总线作为主控设备时,使能AMREN(外加总线主控

读使能)和AMWEN(外加总线主控写使能)引脚即可启动FIFO/DMA传输,同时可通过相应的引脚或寄存器得到FIFO状态并复位FIFO。当从PCI总线进行s5935主控FIFO/DMA传输时,首先应在中断配置寄存器中写endian格式和中断方式,然后写地址和计数寄存器,最后写PCI控制/状态寄存器(MCSR)并启动DMA,在Windows2000下的驱动程序步骤如图2所示,具体编程可参考邮箱方式。

收稿日期:2003-05-27

咨询编号:031207

图2FIFO方式在Windows2000下的驱动程序框图

-24-

《国外电子元器件》2003年第12期2003年12月

兆次取样/秒)速率的直接数字

合成器(DDS)、10位D/A转换器、快速频率跳跃和精细调谐分辨率功能的单片解决方案。

AD9858比先前的解决方案速

度快三倍功耗却未增加,因而适合用在无线设备、军事以及航空雷达的设计当中。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,能满足设计者的低相位噪音、低虚假能量、快速频率转换和宽带宽线性扫描的要求。AD9858的主要性能指标如下:

●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转换器;●内含32位可编程频率寄存器;●带有8位并行及SPI串行控制接口;●自动频率扫描功能;●内带4套频率寄存器;

●采用3.3V低电源供电;●采用100脚EPAD-TQFP封装;●集成有2GHz的混频器。

AD9858芯片的主要引脚包括数据线D7～D0、地址线ADDR5～ADDR0、参考时钟输入引脚

(REFCLK)、DAC输出(IOUT)、寄存器组选择信号(PS0、PS1)、频率更新引脚(FUD)、系统同步时钟(sysclk)及复位信号(RESET)等。

AD9858芯片的系统结构如图1所示,它共分

图1AD9858的系统结构图

信号。模拟混频器主要用于通信基站的设计。

芯片的内部可用资源包括4套频率转换字(32位)、一个相位偏移字(14位)寄存器和一个控制字寄存器、一个步进频率转换字寄存器和一个16位步进频率斜率字寄存器。

AD9858的突出特点是:当其中一套寄存器处于工作状态时,允许用户改变另外三套寄存器的值。

AD9858的操作模式有单边带、频率扫描及全睡眠模式三种。常用模式为单边带和频率扫描模式。

3AD9858在雷达信号源中的应用

3.1雷达系统的工作原理

图2所示是一般雷达系统的工作原理示意图。图中,雷达发射机产生电磁波后,会经收发天线辐射入大气层。电磁波在大气中以光速传播,若目标在天线的波束内,则它要截取一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

三大块:DDS核、模拟混频器和数字锁相环。DDS核可在数字域产生能够表示正弦曲线的数字值。通过设置不同的工作模式,DDS核可通过幅相转换器将这些正弦曲线值转换为频率、相位或调制成携带信息的信号;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核联合使用可扩大频率合成的范围。模拟混频器采用差动输入,其输入级内部采用直流偏差,外部采用交流匹配方式连接,输出为中频

图2雷达系统的工作原理

高性能DDS器件AD9858及其在雷达信号源中的应用

来判断目标的距离和速度等信息。

雷达系统普遍采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。为了增大探测距离,优化距离分辨率、速度分辨率等技术指标,通常还将这几种波形进行组合产生组合波形。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形成的这些信号具有精度高、扫描率高、抗干扰性好、截获率低等特性。

3.2基于AD9858的雷达信号源的工作流程

由AD9858产生的雷达信号源的原理框图如图3所示。该系统在工作时,控制计算机发出控制信号以决定系统产生波形的种类及参数,并将频率码打入高速DSP芯片内部。CPLD(可编程逻辑器件)根据操作模式控制信号来决定所产生波形的周期,并产生周期性的雷达中断信号(Flag为双向可编程IO引脚,可用于中断信号的接受)以中断DSP,从而使其向AD9858发控制字,并产生预期的中频信号波形。

AD9858采用差动电流输出,然后经偏压电阻网络形-25-图3雷达信号源原理框图

之间的间隔仅为几十纳秒甚至更低,这是其它DDS器件所无法达到的。

实际使用证明:用上述技术设计的基于AD9858的雷达信号源工作平稳,精度高,而且工作带宽也较大(可稳定工作于300MHz)。4结束语DDS芯片AD9858具有频率转换时间短,输出频

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,这使得它可以方便快速的产生跳频信号以及四相码编码调制信号,而且其转换时间很短。这是因为这四组控制寄存器的选择是依靠外部选择信号PS1、PS0来实现的,通常这两根选择信号连接到DSP的可编程I/O输出引脚,通过它们对I/O引脚进行操作的时间远远小于对数据总线的操作时间。下面以四相码为例简要说明一下AD9858的控制流程:

(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的四个频率字控制寄存器内置

带宽的优点。采用该芯片所设计的信号源结构简

单,功能强,抗干扰性优越。另外,AD9858也可应用于通信领域,尤其是跳频通信。因此,AD9858具有广泛的应用前景。参考文献

[1]向敬成,张明友.雷达系统[M].电子工业出版

社,2001.

[2]丁鹭飞,耿富录.雷达原理[M].西安电子科

技大学出版社,1995.

[3]800to2500MHzsingal-sidebandUpconversionof

QuadratureDDSsignal,byRichardcushing2000.[4]1GSPSDirectDigitalSynthesizerAD9858Datasheet,

AnalogDeviceInc,

2002.

2001.

[5]0.8G～2.5GHzQuadratureModulatorAD8346

Datasheet,AnalogDeviceInc,

收稿日期:2003-05-19

咨询编号:031208

入编码调制信号的基率;

(3)控制CPLD向AD9858的FUD引脚发出频率更新信号并产生波形,同时启动DSP内部定时器对码元宽度进行计数;

(4)在DSP中断服务程序中发相位选择信号,

即控制PS1、PS0以进行相位选择。

图4所示是AD9858的主要控制波形。

采用AD9858产生的四相码编码调制信号码元

图4AD9858的主要控制波形

因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容

查看全文

全部栏目

高性能DDS器件AD9858及其在雷达信号源中的应用