基于DDS理論的多模式多波形雷達信號源設計

　　DDS控制模塊負責讀取片內雙口RAM中的DDS控制字，并將AD9854的時序寫入DDS芯片，控制DDS的工作。

　　DDS控制模塊在每次寫AD9854控制字之前先對RAM發出讀使能，同時給出讀地址，讀取當前控制字，然后按照時序要求寫入DDS芯片。Quartus中仿真的時序圖如圖4所示。

　　

　　以下將介紹控制AD9854，的流程。

　　首先對AD9854進行復位，FPGA發送高電平給AD9854第71管腳，高電平持續的時間長度要超過20個周期的AD9854采樣時鐘。復位信號使AD9854的所有寄存器恢復到默認狀態。需要注意的是，復位信號的長度必須滿足一定的要求，否則在實際操作中可能會出現錯誤。

　　當FPGA接收到外部發送的觸發信號以后，DDS控制模塊就開始工作了。首先從雙口RAM中讀取波形數據，包括起始頻率(FTW)，增量頻率字(DFW)，斜率時鐘(RRC)以及控制信號。DDS控制模塊給雙口RAM送讀使能和讀地址，然后把雙口RAM中的數據讀到數據選擇模塊中。之后接收波形模式選擇信號。這個信號是三位二進制數，總共有8種工作模式，總的來說分為工作模式和測試模式。當系統為工作模式的時候，該系統就是雷達發射機的中頻信號模塊。在工作模式下，該中頻信號模塊能發射4種模式的波形：時寬是0.2μs的正弦波，時寬為5μs的線性調頻波，時寬為30μs的線性調頻波和時寬80μs的線性調頻波。當發射信號為時寬是0.2μs的正弦波或時寬為5μs的線性調頻波時，對近區的目標進行搜索;當發射信號是時寬為30μs的線性調頻波時，對中區的目標進行搜索;當發射信號為時寬為80μs的線性調頻波時，對遠區的目標進行搜索。當系統為測試模式的時候，也分為時寬為0.2μs，5μs，30μs，80μs這4種模式的信號，但是當信號時寬為0.2μs時，信號中加入了多普勒頻率，這樣就為信號處理機檢測測速單元提供了方便。該系統為測試模式時主要且模擬雷達回波信號的作用。如圖5所示。

　　

　　當接收到模式選擇信號以后，DDS控制模塊開始給AD9854送數據。這時，FPGA給AD9854傳送的數據都保存在I/O緩存區內。接著，FPGA就給AD9854發送update clock。這樣，I/O緩存區內的數據就送入AD9854的寄存器中，AD9854開始產生信號。最后，給AD9854的控制寄存器地址為1F的第七位送高電平，這樣就把信號清零，從而產生了脈沖信號。

　　5 系統測試

　　5.1 系統測試框圖

　　根據該設計系統的設計思想和工作原理，結合系統測試指標要求，提出系統測試方案和使用儀器。測試儀表主要包括信號源、頻譜儀、萬用表、電源、示波器等。

　　按照框圖連接測試儀表，設置直流電源輸出電壓為±5 V，通過相應接口送入雷達信號產生器的電源接口。設置信號源，輸出中心頻率為30 MHz，功率為(0±1)dBm線性調頻波。測試時雷達信號產生器工作于外觸發模式下，當接收到外部觸發信號時開始產生波形。雷達信號源的信號送入示波器(泰克的DPO4104)，測試信號的時域參數，包括時寬，幅度，脈沖前后沿，本底噪聲等。雷達信號源的信號送入頻譜儀(羅德與施瓦茨的頻譜儀FSMR)測試信號的頻域參數，包括信號的頻率、帶寬、諧波和帶內雜散等。

　　系統測試框圖如圖6所示。

　　

　　5.2 系統測試結果

　　時域測試結果如圖7所示。

　　

圖8，圖9為頻域測試結果。

　　

　　通過測試結果分析，可見該雷達信號產生器系統可產生多種不同時寬、帶寬和脈沖重復頻率的LFM、NLFM、脈沖信號，能夠滿足工程應用的需要。

　　6 結語

　　通過對雷達信號源的工程實現進行研究，利用ADI公司的DDS芯片和FPGA實現了多模式多波形的雷達信號源。通過優化硬件設計，改進系統的結構，優化了系統的性能，并給出系統實際測試的結果。為DDS實現雷達信號源提供了設計參考。