0 引言

　　在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中,，對(duì)雷達(dá)工作頻率,、頻率穩(wěn)定度和頻帶寬度都有很高的要求[1]。因此,，雷達(dá)為了獲得較高的分辨率以激勵(lì)出目標(biāo)細(xì)節(jié)特征,，雷達(dá)微波源的發(fā)射信號(hào)必須具有較大瞬時(shí)帶寬。

1 方案選擇

　　目前產(chǎn)生較大瞬時(shí)帶寬的雷達(dá)微波中頻源發(fā)射信號(hào)主要有四種方式[2],，分別為DDS拼接方式,、正交調(diào)制方式,、多本振混頻拼接方式、高參考時(shí)鐘的DDS產(chǎn)生方式,。其中DDS是目前數(shù)字產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)的主要方式,。DDS 參考時(shí)鐘頻率高低與D/A 轉(zhuǎn)換器的位數(shù)決定了 DDS 產(chǎn)生信號(hào)的雜散及最高輸出頻率。

　　在實(shí)際應(yīng)用中往往是綜合使用,，而最常用的是正交調(diào)制方式和多本振拼接方式[3],。正交調(diào)制方式硬件電路簡(jiǎn)潔、調(diào)試方便,，但受正交調(diào)制器性能的影響,，帶寬范圍有限。多本振拼接方式帶寬范圍靈活可變,，但拼接處的相位差補(bǔ)償比較困難,。

　　本方案采用高參考時(shí)鐘的 DDS產(chǎn)生寬帶微波線性調(diào)頻源的方式。DDS選用ADI公司生產(chǎn)的最高端的AD9914作為寬帶微波線性調(diào)頻信號(hào)的核心器件[4],。AD9914是高性能直接數(shù)字頻綜,，內(nèi)含12位的DAC，支持高達(dá)3.5 GS/s的采樣速率,，輸出最高點(diǎn)頻可達(dá)1.5 GHz,，寬帶雜散-50 dB，輸出頻率在1.396 GHz時(shí),，相位噪聲≤-128 dBc/Hz@1 kHz,。AD9914采用先進(jìn)的制造工藝，不用外部操作就可以降低功率損耗,。用戶通過(guò)控制3個(gè)參數(shù)（頻率,、相位和幅度）來(lái)控制DDS，DDS 32位累加器提供快速的頻率跳變和頻率轉(zhuǎn)換,，它的分辨率為0.23 Hz,，DDS還可以進(jìn)行快速相位和幅度轉(zhuǎn)換。通過(guò)串行的輸入／輸出口編程內(nèi)部的寄存器來(lái)控制AD9914,，AD9914通過(guò)靜態(tài)的RAM來(lái)產(chǎn)生頻率,、相位和幅度。為了獲得更多的調(diào)制功能,，可以用高速的并行數(shù)據(jù)口控制頻率,、幅度和相位的調(diào)制。AD9914有四種工作模式：?jiǎn)我纛l模式,、RAM模式,、鋸齒波調(diào)制模式（DRG）、并行數(shù)據(jù)傳輸模式,，模式相關(guān)的數(shù)據(jù)源提供控制DDS的參數(shù),，即頻率,、相位、幅度,，通過(guò)特殊的控制字來(lái)自動(dòng)執(zhí)行頻率,、相位、幅度的不同組合,。

2 方案設(shè)計(jì)

　　寬頻帶微波中頻信號(hào)源的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示,。

　　100 MHz晶振通過(guò)二功分器，一路100 MHz信號(hào)直接激勵(lì)諧波發(fā)生器,，諧波發(fā)生器按100 MHz間隔輸出梳狀譜信號(hào),，通過(guò)3 200 MHz窄帶濾波器濾波、放大,、濾波輸出3 200 MHz,、0 dBm的射頻信號(hào)到AD9914的系統(tǒng)時(shí)鐘輸入端。另一路100 MHz信號(hào)加到FPGA的時(shí)鐘輸入端,，F(xiàn)PGA在外部計(jì)算機(jī)控制下，輸出相應(yīng)的SPI數(shù)據(jù)和控制時(shí)序到AD9914數(shù)據(jù)輸入端和時(shí)序控制端,，AD9914在FPGA控制下產(chǎn)生各種相應(yīng)的寬帶微波線性調(diào)頻信號(hào),。FPGA并口控制時(shí)序電路內(nèi)部設(shè)計(jì)如圖2所示，F(xiàn)PGA并口控制時(shí)序仿真如圖3所示,。

　　實(shí)際工作中,，電源的好壞和腔體的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到輸出信號(hào)頻譜純度。因此電路設(shè)計(jì)中為減少輸出信號(hào)的雜散,，提高輸出信號(hào)的相位噪聲指標(biāo),，對(duì)諧波發(fā)生器、FPGA和AD9914的電源采用兩個(gè)獨(dú)立的開(kāi)關(guān)電源進(jìn)行分配,，在器件近端根據(jù)不同的電源品種采用獨(dú)立的低壓差,、高噪聲抑制的可調(diào)線性穩(wěn)壓電源進(jìn)行獨(dú)立供電，在電源濾波回路上串接磁珠或電感來(lái)提高電源噪聲隔離,，AD9914模擬電源與數(shù)字電源進(jìn)行隔離,。對(duì)3 200 MHz的窄帶濾波器采用回流焊工藝將濾波器外殼直接焊接到印制板上，以提高對(duì)100 MHz諧波信號(hào)的抑制,。電源及微波部分與數(shù)字控制部分采用分腔設(shè)計(jì),。AD9914寬帶微波線性調(diào)頻信號(hào)源的實(shí)物如圖4所示。

3 測(cè)試結(jié)果

　　3.1 帶寬

　　AD9914在輸入3 200 MHz系統(tǒng)時(shí)鐘,，通過(guò)輸入不同的控制指令,，分別輸出帶寬為500 MHz、1 000 MHz寬帶微波中頻線性調(diào)頻信號(hào)如圖5,、圖6所示,。從實(shí)際信號(hào)頻譜上可以看出,，AD9914輸出500 MHz寬帶微波中頻線性調(diào)頻信號(hào)幅度起伏小于1 dB，輸出1 000 MHz寬帶微波中頻線性調(diào)頻信號(hào)幅度起伏小于2.2 dB,，AD9914產(chǎn)生寬帶微波中頻線性調(diào)頻信號(hào)調(diào)制斜率指標(biāo)優(yōu)于采用帶寬拼接方式,，雜散指標(biāo)優(yōu)于正交調(diào)制+混頻等方式產(chǎn)生的寬帶微波中頻線性調(diào)頻信號(hào)10 dB以上。

　　3.2 相位噪聲與雜散

　　由頻譜儀測(cè)試500 MHz帶寬相位噪聲與雜散如圖7,、圖8所示,。相噪指標(biāo)達(dá)109.029 dB，雜散指標(biāo)為58.63 dB,。

　　由頻譜儀測(cè)試1 000 MHz帶寬相位噪聲與雜散如圖9,、圖10所示。實(shí)測(cè)相噪指標(biāo)達(dá)104.172 dB,，雜散指標(biāo)為51.21 dB,。

　　3.3 寬帶線性調(diào)頻

　　對(duì)中心頻率750 MHz、調(diào)頻帶寬500 MHz寬帶線性調(diào)頻信號(hào)在SPAN 2 GHz,、SPAN 2 kHz調(diào)制信號(hào)頻譜如圖11,、圖12所示。

　　3.4 組合線性調(diào)頻信號(hào)

　　對(duì)應(yīng)中心頻率500 MHz,、調(diào)頻帶寬16 MHz組合線性調(diào)頻信號(hào)在SPAN 500 MHz,、SPAN 100 MHz調(diào)制信號(hào)頻譜如圖13、圖14所示,。

　　對(duì)中心頻率600 MHz,、調(diào)頻帶寬1 000 MHz寬帶線性調(diào)頻信號(hào)在SPAN 2 GHz、SPAN 2 kHz調(diào)制信號(hào)頻譜如圖15,、圖16所示,。

4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文介紹了基于AD9914產(chǎn)生寬帶微波中頻線性調(diào)頻信號(hào)的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)實(shí)物的測(cè)試和技術(shù)評(píng)估,，產(chǎn)生的寬帶微波中頻線性調(diào)頻信號(hào)指標(biāo)優(yōu)于傳統(tǒng)方式產(chǎn)生的線性調(diào)頻信號(hào),，對(duì)于雷達(dá)在相應(yīng)波段的應(yīng)用，具有通信導(dǎo)航靈活,、方便,，發(fā)展應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

　　[1] 費(fèi)元春,，蘇廣川.寬帶雷達(dá)信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社,，2002.

　　[2] 祝明波，常文革.采用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)寬帶線性調(diào)頻信號(hào)

　　產(chǎn)生[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù),，2000,，22(5)：93-96.

　　[3] 吳志毅.射頻電路設(shè)計(jì)技術(shù)基礎(chǔ)[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2014.

　　[4] ADI.1.6 GHz Clock Distribution IC.Dividers,，Delay Adjust,，Three Outputs.2005.