基于AD9958多波形雷達信號源軟硬件的設計
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近年來隨著雷達對抗技術的迅速發(fā)展，對雷達信號的要求也越來越高。早期的簡單脈沖雷達，其發(fā)射信號波形是簡單的矩形脈沖，作用距離和距離分辨率差，偵查能力差，容易被敵方截獲雷達信息。線性調頻和相位編碼調制能獲得大的作用距離和具有很高的距離分辨率，且2種編碼具有不易被偵查的優(yōu)點。隨著近幾年DDS技術的快速發(fā)展，使得線性調頻及相位編碼調制得以廣泛應用，甚至提出了線性調頻+相位編碼混合編碼方式。這里主要介紹利用簡單脈沖技術。實現線性調頻及相位編碼2種調制。
2 AD9958及參數設置
AD9958是Analog Devices公司生產的一款高性能、動態(tài)特性優(yōu)異、可雙路輸出的DDS器件，每路可單獨控制頻率，相位/幅度。內部集成了10 bit的輸出幅度控制，內部工作頻率高達500 MHz，使其可產生最高頻率為250 MHz的雙路信號。其內部有許多用于控制輸出信號參數的控制寄存器，具有32位頻率調整分辨率、14位相位失調分辨率、lO位輸出幅度可縮放分辨率，有增強數據吞吐率的串行SPI口。可工作于多種模式，支持器件手冊中介紹的單頻信號模式(single-tone)、調制模式(moolulation mode)、線性掃頻模式(1inearsweep)以及混合信號模式。
對于單頻信號模式，其復數表達式為：
式中，A為信號幅度，ψ為信號初始相位，f0為信號頻率。
采用這3個參數完全描述單頻信號。雙通道AD9958與這3個參數有關的寄存器分別為信道頻率控制字(CTW0)、信道相位補償字(CPW0)、幅度控制字(ACR)3個寄存器以及通道控制寄存器(CSR)，可產生雙通道正交信號，控制如下：
AD9958中需要設置初始頻率、終止頻率、調頻斜率K確定一個線性調頻信號。其中，起始頻率和終止頻率分別置于頻率控制字寄存器CTW0和CTWl，在線性調頻信號中，最主要的設置就是其調頻斜率以及掃頻方向，在線性掃頻模式
中，頻率累加器使輸出頻率從一個可編程低頻梯變成可編程高頻；或從一個可編程高頻梯變成可編程低頻。低頻存入profile O，高頻存人profile l。此時AD9958專門根據掃頻方向(正／負)分別提供了上升步進頻率控制字寄存器(RDW)和上升掃頻時間控制字寄存器(RSRR)，以及與其對應的下降步進頻率控制字寄存器(FDW)和下降掃頻時間控制字寄存器(FSRR)，其掃頻方向通過P1，P2腳單獨控制，P1控制通道O，P2控制通道1，高電平表示掃頻方向為正，低電平表示掃頻方向為負。給出掃頻方向表示為正的線性調頻脈沖信號相關公式為：
式中，SYNC_CLK為系統(tǒng)時鐘的4分頻。
對于相位編碼脈沖信號，在此不給出其數學表達式，只需理解其主要是對相位的選擇(0相位或180相位)即可，后邊將給出編碼方式為巴克碼和最長線性移位碼的脈沖調制信號，對于AD9958，用P0一P3引腳電平控制相位選擇，高電平輸出相位π，低電平輸出相位0。
3 系統(tǒng)硬件設計
AD9958產生的雷達信號源其原理框圖如圖1所示。系統(tǒng)主要指標參數是：脈寬為5～250μs，脈沖重復周期為0．5～10 ms，帶寬為1～10 MHz，可產生簡單脈沖、線性調頻以及相位編碼調制中頻雷達信號。其中對于線性調頻信號調頻斜率正負可選；對于相位編碼，編碼形式可選。
3．1 器件選型
DSP作為該系統(tǒng)的核心，采用ADI公司BLACKFIN系列的32位定點處理器ADSP―BF531，其最高系統(tǒng)時鐘頻率為400 MHz，BF531具有外圍SPI接口和較多的可編程I／0引腳，對DDS控制有利。
FPGA部分可根據實際需要綜合考慮性價比，系統(tǒng)選用Altera公司CycloneII系列的EP2C8。系統(tǒng)工作時，DSP，FPGA與AD9958 3者關系為：通信參數由前端LCD顯示模塊控制，通過UART送至DSP以決定系統(tǒng)產生波形的類型及參數。DSP中將通信參數解析計算為DDS所需的各種控制字，并通過DSP的SPI接口打入DDS內部寄存器。FPGA作為整個系統(tǒng)的時序控制器為DSP、DDS提供參考時鐘，并接收DSP通過并行總線發(fā)送的時序控制參數，以及可編程端口(GPIO)發(fā)送的波形類控制信號，根據其中的時序控制參數(包括脈沖重復周期值和脈沖寬度值)產生DSP中斷信號，以中斷DSP。DSP在中斷服務子程序中進行頻率字的計算和發(fā)送。下面介紹FPGA作為整個系統(tǒng)的時序控制器時，如何產生各種時序控制信號。
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