ad9854產生線性調頻脈衝信號

2020-12-07 電子發燒友

ad9854產生線性調頻脈衝信號

發表於 2017-11-03 11:49:34

　　目前，雷達高度表主要採用脈衝體制和連續波體制。脈衝體制雷達高度表包括單脈衝體制、線性調頻脈衝體制、偽隨機二相編碼脈衝體制等。其中，採用調製技術的脈體制雷達高度表相對單脈衝體制雷達高度表，具有更好的測高性能和抗幹擾能力。要進一步提高這種體制雷達高度表的性能，當前解決方法只能是提高發射功率。然而，大功率脈衝體制雷達容易被敵方偵察和幹擾，在一定程度上會降低該雷達高度表的安全性。

　　連續波線性調頻體制雷達高度表比脈衝體制高度表具有更好的性能。目前，產生線性調頻信號有兩種基本方法，即模擬法和數字法閉。模擬法是傳統的方法，又可分為有源和無源兩種方法。有源法存在線性調頻信號的載波與基準信號相位不相參的問題，並且振蕩器長期和短期穩定度差，振蕩頻率隨溫度變化會有漂移，相位噪聲性能亦不佳。無源法產生線性調頻信號的方法難以實現大的時寬和帶寬。

　　直接數字頻率合成是一種產生線性調頻信號的數字法。用這種方法產生線性調頻信號及其它頻率合成信號的技術日益受到重視，並得到了廣泛的應用。通過單片機控制，直接數字頻率合成技術能產生頻率、幅度、相位精確易受控制的輸出波形。WwW.11665.coM本文以adi公司出品的直接數字頻率合成晶片ad9854為核心產生線性調頻信號。

　　2.ad9854晶片簡介與特點

　　ad9854數字合成器是高集成度的器件，它採用先進的dds技術，片內整合了兩路高速、高性能正交d/a轉換器通過數位化編程可以輸出i、q兩路合成信號。在高穩定度時鐘的驅動下，ad9854將產生一高穩定的頻率、相位、幅度可編程的正弦和餘弦信號。ad9854內部包括一個具有48位相位累加器、一個可編程時鐘倍頻器、一個反sinc濾波器、兩個12位300mhz dac，一個高速模擬比較器以及接口邏輯電路。ad9854的300m系統時鐘可以通過4x和20x可編程控制電路由較低的外部基準時鐘得到。直接的300m時鐘也可以通過單端或差分輸入。ad9854還有單腳輸入的常規fsk和改進的斜率fsk輸出。ad9854採用coms工藝在3.3v單電源供電的情況下能提供強大的功能。


 

　　3.線性調頻電路硬體設計

　　3.1 系統硬體結構

　　整個線性調頻電路供電電壓為5v和3.3v，系統硬體結構如圖1所示。圖中以單片機為控制核心，通過按鍵設置頻率範圍和頻率步進值，設定值通過數碼管顯示。單片機通過控制線、數據線與ad9854聯接，發出相應的控制字，進行頻率更新。ad9854輸出的信號在頻率較高的情況下，信號噪聲很大，影響信號質量，信號頻率升高後，峰值會進一步下降。為此需要在ad9854發出信號後進行濾波，濾波後電路進行放大，最後通過示波器顯示輸出信號。

　　3.2 系統濾波放大電路

　　ad9854輸出的信號在低頻情況下，一般在5m以下信號輸出受幹擾比較小，信號頻率上升，如果沒有濾波電路，輸出信號頻率失真，頻率越高失真越嚴重。為了消除這一現場，必須對輸出信號進行濾波，信號源設置輸出頻率在40m以內，因此濾波電路設計為40m以下低通，頻率特別高的低通濾波器要求電感值特別的小，一般都採用貼片形式的。具體電路如圖2。

　　ad9854晶片供電電壓為3.3v，除了需要外接濾波電路，還需要加放大電路。隨著頻率的升高，信號輸出電壓會降低，放大電路的設計，以ad8009為核心放大晶片，ad9854內部da是電流型輸出，iout與ioutb互補電流輸出，別分接50ω電阻把輸出電流轉化為輸出電壓v1和v1b，v1為同方向放大，v1b為方向放大，根據疊加原理，輸出為正比與兩路電壓之差。ad9854有兩路正交輸出信號，故而放大電路需要兩組。圖中給出了其中一組放大電路。具體電路如圖3所示。

　　4.ad9854信號源的軟體設計思路

　　軟體部分設計是通過程序設計相關寄存器，使系統按設計要求運行，本系統主要部分是將ad9840的兩個48位的頻率控制字通過單片機寫入到ad9854的頻率控制寄存器中，掃頻信號需要設置起始掃描頻率、終止掃描頻率、掃描步進頻率、掃描步進速度。本統設計是通過鍵盤模式輸入相關值，通過led顯示相關數值。ad9854有串行和並行兩種配置方式，本文採用的是並行寫入方式。

　　本文在介紹dds晶片ad9854的基礎上，採用單片機並行控制控制方式，設計了線性調頻信號發生器給出了硬體結構圖，並詳細設計了濾波電路，放大電路，最後給出了軟體設計流程圖。筆者通過實際電路的測試，該設計方案正確可行，頻率控制簡單、靈活、可直觀顯示在數碼管，具有良好的應用前景。



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