在數(shù)字波形產(chǎn)生技術中,，由于直接數(shù)字頻率合成(DDS)技術具有多種優(yōu)點,，已在軍事和民用領域得到廣泛應用，通過基于DDS的各種波形產(chǎn)生技術,，再結合控制程序,，就可實現(xiàn)任意信號波形的產(chǎn)生。
1 總體設計框圖
由于DDS芯片AD9858的工作頻率可達1 GHz,，可輸出450 MHz的信號,，因此選擇它來產(chǎn)生雷達信號。而要實現(xiàn)雷達信號的快速轉(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C8051F340最高運行速度可達到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,，必需要2倍于輸出信號的參考信號,，這里選用了美國國家半導體公司的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，通過單片機設置其內(nèi)部的寄存器,，便可輸出穩(wěn)定的1 GHz信號作為AD9858的參考信號,。
2 信號源硬件電路設計
2．1 控制電路設計
本系統(tǒng)控制芯片采用Silicon公司的C805117340微控制器。它具有高速,、流水線結構的8051兼容的微控制器內(nèi)核(可達48 MI·s-1),，精確校準的12 MHz內(nèi)部振蕩器和4倍時鐘乘法器，通用串行總線(USB)功能控制器，有8個靈活的端點管道,，集成收發(fā)器和1 kB FIFO RAM,，64 kB的片內(nèi)Flash存儲器，硬件實現(xiàn)的SMBus／I2C,、增強型UART和增強型SPI串行接口4個通用的16位定時器,，具有5個捕捉／比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數(shù)器／定時器陣列(PCA)片內(nèi)上電復位、VDD監(jiān)視器和時鐘丟失檢測器多達40個端口I／O,。采用它可以對AD9858芯片及LMX2531相應的設置,。
具體的設計與引腳連接如圖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信號產(chǎn)生單元電路
采用AD8958產(chǎn)生模擬雷達信號,，參考時鐘采用1 GHz振蕩信號,，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對其內(nèi)部頻率、相位寄存器進行設置,，以輸出所需信號,。
2．3 參考信號產(chǎn)生電路
為了使DDS芯片AD958輸出高頻信號，必須給其高頻率的精準參考時鐘,。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,。當與高質(zhì)量參考晶振配合使用時，可產(chǎn)生穩(wěn)定,、低噪聲的本地振蕩信號。LMX2531是單塊集成電路,，采用先進的BICMOS制作工藝,。LMX2531有幾種不同型號，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個引腳(6 mm×6 mm×0．8 mm)無鉛LLP封裝,?？蓽p小PCB板的尺寸，所以采用它來產(chǎn)生電路的參考時鐘,。LMX2531的外圍電路如圖4所示,。
2．4 上位機控制軟件
本電路通過上位機軟件與單片機通信，靈活控制產(chǎn)生模擬雷達信號的載頻,、脈寬,、重頻。采用VC6．0軟件設計制作上位機控制軟件,，界面如圖5所示,。可以產(chǎn)生豐富多樣的雷達信號,。例如單載頻脈沖信號,、頻率捷變信號、頻率跳變信號,、重頻變化信號,、脈寬變化信號，還可以產(chǎn)生線性調(diào)頻信號和相位編碼信號,。另外,，還可以產(chǎn)生模擬的雷達干擾信號，如噪聲調(diào)頻信號和隨機挖空信號,。
通過設置,，信號源便可以準確地輸出所需的模擬雷達信號。下面以產(chǎn)生重頻參差信號進行說明,。圖6(a)為對輸出信號進行設置產(chǎn)生三重頻參差信號,，圖6(b)為產(chǎn)生的重頻參差信號，可看出信號的重頻在步進增大,。以圖6(c)為放大的載頻信號,，可以看出測得載頻為100 MHz。
3 結束語
本設計突出了輸出信號的靈活性,，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信號,，又顯示了它強大的功能,。經(jīng)過測試表明,，該信號源在功能上滿足系統(tǒng)的研究要求，該方案的各項性能指標均較高,，從而證實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),。