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隨著雷達技術的發(fā)展,對雷達波形的調(diào)頻線性度要求也越來越高｡直接數(shù)字頻率合成器(DDS)具有多種調(diào)制功能,可靈活方便地產(chǎn)生不同載波頻率､不同脈沖寬度以及不同脈沖重復頻率的信號｡線性調(diào)頻DDS芯片的出現(xiàn)對新一代雷達波形的產(chǎn)生及本振信號的生成產(chǎn)生了巨大的影響,這類雷達信號已能滿足目標探測､目標跟蹤及目標識別等不同的需要｡同時,將DDS用于雷達系統(tǒng)對降低目標的模糊度､減少虛警概率和提高雷達電磁兼容能力有極大的幫助｡本文介紹的AD9956就是一種高集成度的高性能DDS芯片,它可產(chǎn)生高分辨率､高掃描率､可編程的信號,可廣泛地應用于雷達信號源中｡ 1 AD9956的主要特點參數(shù) AD9956可產(chǎn)生μHz頻率分辨率､精微電流消耗的高分辨率､可編程信號源,并可根據(jù)需要配置成多種電路,因而可用于雷達和掃描系統(tǒng)中FM啁啾聲信號的生成､汽車雷達､測試和測量設備以及聲光設備驅動器之中｡ AD9956的主要性能指標如下: ●具有400MSPS內(nèi)部DDS時鐘速率; ●帶14位DAC和48位頻率調(diào)諧字; ●帶有200MHz輸入的相位檢測器; ●可進行電荷泵電流的數(shù)字控制; ●可對650MHz PECL驅動器的轉換速率進行編程控制; ●1kHz失調(diào)時的相位噪音小于135dBc/Hz; ●160MHz時的SFDR為80dB; ●可進行25MBps寫速度串行I/O控制; ●帶有可編程?1~16 相位檢測器和50MHz預標定器(÷M,÷N); ●內(nèi)含可編程的RF預標定器(÷R)(R=2,4,8); ●工作電壓為1.8V; ●I/O和電荷泵電源電壓為3.3V; ●可用軟件控制功耗; ●采用48引腳MLF封裝｡ 2 管腳分布 AD9956引腳排列如圖1所示｡該器件的主要引腳包括串口復位信號(SYNC_I/O)､I/O更新信號(I/O UPDATE)､RF預標定器和DDS參考時鐘輸入(RF_IN)､  ECL驅動器輸出(DRV_OUT)､DRV輸出電流設置(DRV_RSET)､鑒相器參考輸入(REF)､鑒相器振蕩器反饋輸入(OSC)､電荷泵電流設置(CP_RSET)､電荷泵輸出(CP_OUT)､DAC模擬信號輸出(IOUT)､DAC輸出電流設置(DAC_RSET)以及串行數(shù)據(jù)I/O端口(SDI/O)等｡ 3 結構原理 AD9956的功能框圖如圖2所示｡AD9956內(nèi)部由DDS核､RF分頻DAC､鑒相器/電荷泵和一個差分時鐘驅動器組成｡其工作特性包括精確調(diào)諧的48-bit相位累加器､可提供匹配系統(tǒng)時延的14-bit相位偏移字以及可提供線性掃頻的24-bit頻率累加器｡儲存在相位累加器中的瞬時值可表示正弦頻率的瞬時相位｡在每個系統(tǒng)時鐘周期,相位累加器的增量由儲存在控制寄存器中的頻率調(diào)諧字(FTW)決定,它一般通過FTW增加其值?直到溢出(超出最大值)｡由于較大的FTW會引起頻繁的溢出,因此可表示更高的頻率｡相反,較小的FTW會導致較慢的溢出以表示較低的頻率｡ 4 高線性度LFM信號發(fā)生器 線性調(diào)頻連續(xù)波雷達的距離分辨力一般可由線性調(diào)頻信號的帶寬和線性度決定｡因此在雷達應用中,產(chǎn)生高線性度的寬帶線性調(diào)頻信號至關重要｡由于AD9956的調(diào)諧分辨率達10μHz｡所以利用AD9956可產(chǎn)生高線性度的寬帶線性調(diào)頻連續(xù)波(LFMCW)信號｡其原理圖如圖3所示｡ 傳統(tǒng)的PLL電路會遇到兩個基本限制:首先,反饋環(huán)路上的分頻器是整數(shù)值,因此環(huán)路的分辨率受限｡其次,簡單的分頻器用在環(huán)路上時,其環(huán)路增益是靜態(tài)的,這一點限制了輸出頻率的掃描｡而AD9956把DDS部分用在了PLL環(huán)路上,這樣就克服了傳統(tǒng)PLL的兩個限制｡ 圖3中的DDS線性掃頻輸出的信號經(jīng)DAC轉變?yōu)槟M信號后,再通過低通濾波器輸入鑒相器的OSC和OSC端,鑒相器輸出CP_OUT通過低通濾波器后作為VCO輸入,最后再將VCO輸出經(jīng)過R分頻器后輸入到DDS的輸入端｡ 該設計中的DDS掃頻起始頻率為24MHz,終止頻率為25MHz,最高分辨率達10μHz｡VCO掃頻起始頻率為2.6GHz,終止頻率為2.7GHz分辨率達0.01μHz｡ 通過編程可以改變掃頻速率及分辨率,同時可以改變輸出頻率｡AD9956控制字的改變可通過計算機串口實現(xiàn)｡其主過程為:首先是主復位RESET ,主要任務是清除所有的累加器并使所有的寄存器恢復為默認值;其次是送串口數(shù)據(jù)?SDI/O ,其中3-線方式只做輸入,2-線方式則既做輸入也做輸出;第三是更新串口(I/O UPDATE),即把所有I/O緩沖器里的數(shù)據(jù)送到各自對應的寄存器中,以實現(xiàn)對掃頻速率､分辨率及輸出頻率的編程｡ |
