LPI雷達多波形設計分析與實現

4 軟件設計
實現非線性調頻信號的方法有階梯形逼近和線性逼近兩種。在同樣的采樣周期下，若用曲線的多項式展開擬合理論分析，則線性逼近的誤差為二次項以上的成分，而階梯形逼近的誤差為一次項以上的成分。因此，線性逼近的誤差要比階梯形逼近少得多。這里采用線性逼近的方法。
4．1 階梯形逼近
利用AD9958的基本頻率控制字控制寄存器CTW。及15個通道控制字寄存器CTW1～CTW15，最多可存儲16個頻率控制字。該頻率控制字(FTW)與實際DDS輸出頻率(fo)之間的關系為：

該DDS將一個非線性調頻信號進行最大16的分段擬合處理，在每段內作單頻率波(single―tone)，并根據需要通過SPI接口傳遞各寄存器的配置。具體設置可參考AD9958數據手冊中的調制模式(modulation mode)。
4．2 線性逼近法
線性逼近法同樣是將脈沖寬度分段，在每段內作線性調頻。利用段與段的不同線性調頻斜率，實現非線性擬合。
該方法實現流程：AD9958復位初始化；DSP通過SPI接口配置DDS寄存器；采用Matlab產生滿足變化的f(t)特性；將脈寬T分成N段，每段時間為tcw，T=tcwxN，并在每時間段內線性調頻步進時間deltat，其步進量為deltafn。圖6給出FPGA時序控制圖。其中，數據更新用于DSP中斷響應；設置新的步進量；IO_UPDATA用于更新寄存器。

每時間段的線性調頻用profile2~profile3引腳控制。其中profile2控制通道1，profile3控制通道2。AD9958線性調頻的操作方法：在線性掃頻模式下，頻率累加器可使輸出頻率編程從低頻轉換為高頻，或者從高頻轉換為低頻。低頻存儲在profile0；高頻存儲在profilel。頻率累加器的內部組合邏輯要求FTWO的值必須總小于FTWl的值。PSO引腳控制掃頻方向。當PSO引腳由低跳變至高時，頻率由低頻掃頻至高頻；或當PSO由高跳變至低時，頻率從高頻掃頻至低頻，頻率累加器需要共4個控制字，即上升掃頻步進控制字(RDFTW)、上升掃頻駐留時間控制字(RSRR)、下降掃頻步進控制字(FDFTW)和下降掃頻駐留時間控制字(FSRR)。其中，RDFTW表示當頻率從低頻掃頻至高頻時，頻率每上升一步，頻率累加器需要增加的頻率數，即上升步進；RSRR表示當頻率從低頻掃頻至高頻時，頻率累加器頻率增加的速度，即累加器增加一個步進需要多長時間。RSRR說明了在兩個步進間，頻率累加器需要累計的SYNC_CLK周期數。在線性掃頻模式下，組合邏輯可確保器件輸出頻率不超過FTW1，即使下一個RDFTW的增加會使頻率超過FTWl。一旦頻率達到FTW1，只要PSO引腳為高電平，頻率輸出始終為FTWl。同樣，內部邏輯可確保下降掃頻時頻率不低于FTWO，即使下一個FDFTW的增加使頻率超過FTWO。如果在掃頻期間PSO引腳狀態改變，則DDS器件將按照新的步進頻率控制字和掃頻速度字來執行新的掃頻方向。圖7給出其控制流程圖。

5 結語
提出基于AD9958實現非線性調制(NLFM)信號的方法。經與其他信號比較，該信號能夠在線性度好的區間內取得較好的脈壓性能。采用該NLFM信號的發生器具有硬件資源少，控制電路簡單，不受速度限制等特點。基于LPI的雷達改造技術已廣泛用于586雷達，并取得很好的實效。