基于PIC單片機控制雷達跳頻系統設計

　　在研制雷達系統時,常常需要應用頻率合成技術來實現跳頻信號源。頻率合成是指從一個高穩定的參考頻率,經過各種技術處理,生成一系列穩定的頻率輸出?眼1?演。現在應用最廣的是鎖相環(PLL)頻率合成技術,它是通過變化PLL中的分頻比N來實現輸出頻率的跳頻的,但無法避免縮短環路鎖定時間與提高頻率分辨率的矛盾,因此很難同時滿足高速和高精確度的要求。直接數字式頻率合成(DDS)是近年發展起來的一種新的頻率合成技術。它將先進的數字處理理論與方法引入頻率合成領域,是繼直接頻率合成(DS)和間接頻率合成(IS)之后的第三代頻率合成技術。DDS的優點是:相對帶寬很寬,頻率轉換時間極短(ns級),頻率分辨率很高(可達μHz),全數字化結構便于集成,輸出相位連續,頻率、相位和幅度均可實現程控。因此能夠與計算機緊密結合在一起,充分發揮軟件的作用。在實際應用中,可以采用單片機來代替計算機對DDS芯片進行控制,實現合成頻率的輸出。因此在很短的時間內,DDS得到了飛速的發展和廣泛的應用[3]。

1 DDS的基本原理

DDS技術是一種把一系列數字量形式的信號通過DAC轉換成模擬量形式的信號的合成技術。正弦輸出的DDS的原理框圖如圖1所示。相位累加器在A位頻率控制字FCW的控制下,以參考時鐘頻率fc為采樣率,產生待合成信號相位的數字線性序列。將其高P位作為地址碼,通過查詢正弦表ROM,產生S位對應信號波形的數字序列S(n),再由數/模轉換器(DAC)將其轉化為階梯模擬電壓波形S(t),最后由低通濾波器LPF平滑為正弦波輸出。

頻率控制字FCW和時鐘頻率fc共同決定了DDS輸出信號的頻率f0,它們之間的關系滿足:

　　所以,在DDS結構及fc確定的前提下,通過FCW的控制就可以方便地控制輸出頻率f0。其頻率分辨率為:

　　按照Naquist準則,最高輸出頻率可達0.5fc。但考慮到實際低通濾波器的限制,最高輸出頻率一般為0.4fc。

　　由于DAC非線性作用的存在,使得查表所得的幅度序列從DAC的輸入到輸出要經過一個非線性過程。于是就會產生輸出信號f0的諧波分量。又因為DDS是一個采樣系統,所以這些諧波會以fc為周期搬移,即:

　　其中，u、v為任意整數。它們落到Nyquist帶寬內就形成了有害的雜散頻率,頻率的位置可以確定,但幅度難以確定。所以在工程設計過程中要充分考慮輸出頻帶,注意避免上述雜散分量落入其中,以此來獲得較好的雜散指標。