可編程模擬雷達信號源的設計

摘要：設計了一種可通過軟件靈活控制的模擬雷達信號源，采用Silicon公司C8051F340微處理器芯片，控制直接數字頻率合成芯片AD9858輸出模擬雷達信號。文中說明了電路設計結構和軟件設計方法，并對信號源的性能進行了可行性驗證。
關鍵詞：雷達信號；直接數字頻率合成；AD9858；C8051F340

在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。

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。