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數字波形產生技術中，由于直接數字頻率合成(DDS)技術具有多種優點，已在軍事和民用領域得到廣泛應用，通過基于DDS的各種波形產生技術，再結合控制程序，就可實現任意信號波形的產生。 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，因此選擇它來產生雷達信號。而要實現雷達信號的快速轉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部的寄存器，便可輸出穩定的1 GHz信號作為AD9858的參考信號。 
圖1 總體設計框圖 2 信號源硬件電路設計 2.1 控制電路設計 本系統控制芯片采用Silicon公司的C805117340微控制器。它具有高速、流水線結構的8051兼容的微控制器內核(可達48 MI·s-1)，精確校準的12 MHz內部振蕩器和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，集成收發器和1 kB FIFO RAM，64 kB的片內Flash存儲器，硬件實現的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器/定時器陣列(PCA)片內上電復位、VDD監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位數據線和6位地址線。
圖2 中心控制電路 2.2 DDS信號產生單元電路 采用AD8958產生模擬雷達信號，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對其內部頻率、相位寄存器進行設置，以輸出所需信號。
圖3 DDS信號產生電路 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。同時內部集成的低噪聲、高精度的低壓差穩壓器LDO，使得系統具有更高的噪聲抑制性能和穩定性。當與高質量參考晶振配合使用時，可產生穩定、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。可減小PCB板的尺寸，所以采用它來產生電路的參考時鐘。LMX2531的外圍電路如圖4所示。
圖4 LMX2531的外圍電路 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�？梢援a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，還可以產生線性調頻信號和相位編碼信號。另外，還可以產生模擬的雷達干擾信號，如噪聲調頻信號和隨機挖空信號。
圖5 信號源控制軟件 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生三重頻參差信號，圖6(b)為產生的重頻參差信號，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。
圖6 輸出脈寬差分信號 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。經過測試表明，該信號源在功能上滿足系統的研究要求，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。 |
