基于A(yíng)D9854的非線(xiàn)性調(diào)頻脈壓雷達(dá)信號(hào)的產(chǎn)生技術(shù)

具體模塊功能說(shuō)明：
(1)DDS控制模塊 ADSP21065L外部輸入20 MHz時(shí)鐘，最高工作在60 MHz，主要控制AD9854，向AD9854寫(xiě)控制字，中斷輸入IRQ0～I(xiàn)RQ2接FPGA，外部采用上拉電平。其中，一個(gè)作為雷達(dá)的重頻周期信號(hào)，一個(gè)作為雷達(dá)波形的時(shí)序信號(hào)，而另一個(gè)保留。Flag0～Flag11是雙向輸入引腳，主要為AD9854產(chǎn)生3個(gè)控制信號(hào)，也可作為外部的輸入控制信號(hào)，要求外部可控。ADSP-21065L的外部供電電源為3．3 V，采用板上(REG1117)直流變換器實(shí)現(xiàn)。ADSP21065L的加載采用EPROM(27C512)方式，用JTAG調(diào)試。FPGA采用Cyclone系列的EP1C3T144，主要產(chǎn)生各種控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)。FPGA的輸出信號(hào)有：輸出 1路復(fù)位信號(hào)到DSP和AD9854，AD9854的控制信號(hào)CS、WR、UPCLK和F／B／H。20 MHz的DSP時(shí)鐘信號(hào)和40 MHz的AD9854時(shí)鐘信號(hào)。
(2)DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊 DDS AD9854的最高工作頻率是300 MHz，它主要接收ADSP-21065L的控制字，產(chǎn)生脈沖雷達(dá)波形。當(dāng)外部輸入40 MHz時(shí)，內(nèi)部頻率倍增器設(shè)置其工作頻率為200 MHz。其工作電壓3．3 V，也可由外部輸入的直流電源經(jīng)過(guò)本板的兩片REG1117型DC-DC變換器變換得到。AD9854有5種可編程的工作模式，選擇一種模式需要編程控制寄存器(并行地址1FH)中的mode0，mode1，mode2。5種可編程的工作模式為：?jiǎn)我粽{(diào)(模式000)；非斜升的FSK(模式001)；斜升FSK(模式010)；線(xiàn)性調(diào)頻脈沖(模式011)；相位編碼(模式100)。對(duì)于NLFM信號(hào)，采用線(xiàn)性調(diào)頻折線(xiàn)逼近式實(shí)現(xiàn)，如圖4所示。因此，將調(diào)頻區(qū)域分為幾段，每段用不同的線(xiàn)性調(diào)頻逼近，即第一段更新頻率字，后面每段起更新頻率增量字，時(shí)間增量字就能實(shí)現(xiàn)折線(xiàn)型NLFM信號(hào)。

(3)電源模塊 該信號(hào)產(chǎn)生模塊的輸入電源具有+5 V和-5 V，需要產(chǎn)生3.3 V，1．5 V，利用5片REG1117實(shí)現(xiàn)。其中1片為DSP，2片為AD9854，2片分別為FPGA產(chǎn)生3．3 V和1．5 V。若其余的I／O設(shè)備也需使用3.3 V，則與FPGA共用。
3．3 軟件實(shí)現(xiàn)方法
在確定線(xiàn)性調(diào)頻LFM信號(hào)或非線(xiàn)性調(diào)頻NLFM信號(hào)的時(shí)頻曲線(xiàn)后，根據(jù)信號(hào)的形式及附帶參數(shù)，設(shè)置并實(shí)時(shí)控制DDS等硬件產(chǎn)生所需的調(diào)頻信號(hào)。通過(guò)分析可知AD9854具有線(xiàn)性調(diào)頻產(chǎn)生模式，所以只需設(shè)置線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)的其模式控制字、頻率控制字、頻率增量字、時(shí)間增量字，并在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間停止輸出，就可得到所需時(shí)寬的LFM信號(hào)。但對(duì)于NLFM，需要對(duì)其調(diào)頻函數(shù)進(jìn)行分段、逼近才能得到。常用的方法有階梯形逼近和折線(xiàn)形逼近兩種。在同樣采樣間隔條件下，折線(xiàn)形逼近的誤差要小的多，因?yàn)楦鶕?jù)曲線(xiàn)多項(xiàng)式展開(kāi)擬合理論分析，折線(xiàn)形逼近的誤差是二次項(xiàng)以上的成分，而階梯形逼近的誤差是一次項(xiàng)以上的成分。并且對(duì)于要產(chǎn)生的反S型NLFM信號(hào)，中間一段接近線(xiàn)性調(diào)頻，所以只需對(duì)其兩端細(xì)化處理，而中間部分線(xiàn)性處理，這樣在盡可能少的分段情況下得到高精度的NLFM信號(hào)，減少頻繁更新DDS控制字而帶來(lái)的更新延時(shí)。圖5為理想信號(hào)脈壓和近似信號(hào)脈壓的對(duì)比。

4 結(jié)語(yǔ)
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，近似后的信號(hào)主旁瓣比只降低5 dB，完全可達(dá)到所需的性能指標(biāo)。從器件的選取考慮，由于A(yíng)D9854為并行數(shù)據(jù)操作，其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于串行操作，實(shí)現(xiàn)了更高頻率變化的NLFM信號(hào)，同時(shí)，該器件具有48位的相位累加器字長(zhǎng)，頻率分辨率可達(dá)7．2x10-7Hz，這是傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)所難以實(shí)現(xiàn)的。