基于CPLD和AD9857的數字化多模式調制單元設計

摘要： 介紹了一種跟蹤雷達數字化多模式調制單元的設計方案， 給出了使用CPLD和DDS芯片AD9857 (數字正交上變頻器) 來生成調制信號的實現方法， 同時以脈內相位編碼信號和非線性調頻信號為例， 給出了其軟件實現方法， 最后還給出了實測信號波形。

　　0 引言

　　由于微電子和數字電路的飛速發展以及武器系統速度和性能的大幅提高， 系統對雷達、導航、電子測量等領域內設備的頻率范圍、分辨率、頻率轉換時間、信號形式多樣化等指標也提出了更高的要求。DDS (直接數字合成) 技術以其極高的頻率分辨率(幾微赫量級)、極短的頻率轉換時間(幾納秒級)、相對帶寬較寬、輸出相位連續、具有任意波形輸出能力等優勢在數字調制電路中得到了廣泛應用。

　　本文介紹用于某跟蹤雷達中的數字調制單元的應用設計方案。該方案采用DDS與CPLD相結合的方法， 并通過軟件加載來產生各種信號， 從而構成靈活可變的多頻率、多模式的數字調制器。同時， 該電路還具有數字化， 體積小， 可在線編程等特點。

　　1 數字調制單元設計

　　1.1 工作原理

　　基于DDS芯片和CPLD的某雷達數字調制單元的原理框圖如圖1所示。該雷達數字調制單元的設計以AD9857為核心， AD9857是AD公司推出的一種高性能通用正交數字上變頻器， 其內部集成了半帶濾波器、CIC濾波器、反SINC濾波器、高速數模轉換器， 其核心是一個相位連續的直接數字頻率合成器(DDS)。在正交調制模式下， 該DDS可接受串口輸入的頻率控制字， 其控制產生的正交本振信號與基帶I、Q信號相乘后再相加，即可產生正交調制信號， 最后通過14位的數模轉換器變成模擬信號輸出， 從而實現信號的數字調制。該電路中CPLD首先通過AD9857的串口將各種控制字寫入內部寄存器， 以實現對AD9857的初始化， 串口時鐘使用外部10MHz晶振， 初始化完成后， AD9857輸出的PDCLK信號可作為I、Q數據的同步時鐘。I、Q數據存儲在EPROM中，CPLD中的地址產生單元以PDCLK信號作為基準來產生相應的地址， 并將EPROM中的I、Q數據送入AD9857。

圖1 數字調制單元框圖

　　1.2 串口初始化

　　系統加電時， CPLD便可對AD9857進行初始化。初始化可通過AD9857的串口將各種控制字寫入內部寄存器來實現， 串口時鐘使用外部10MHz晶振， 其串口連接關系如圖2所示。

圖2 串口連接電路