劉曼 張亞 李世中

摘要：針對傳統(tǒng)脈沖引信信號發(fā)生器多以模擬信號源產生信號，信號精度低，體積大，較難滿足引信作戰(zhàn)技術要求，結合微電子和數字集成電路在軍事領域的迅猛發(fā)展，提出了基于直接數字頻率合成技術的脈沖波發(fā)生器。該方法以單片機AT89C51控制產生波形頻率，以AD9852芯片合成脈沖波形，經A/D轉化及濾波器處理，產生平滑清晰的脈沖波形。仿真結果表明：該系統(tǒng)提高了脈沖波形產生的穩(wěn)定度和精度，很好的滿足了現代化作戰(zhàn)的精確要求。

關鍵詞：脈沖無線電引信；發(fā)射機；DDS；單片機Abstract:Multi-source generates a signal to an analog signal for conventional pulse fuze signal generator, signal accuracy is low, bulky, difficult to meet the technical requirements of the fuze operations, combined with microelectronics and digital integrated circuits rapid development in the military field, made a direct digital frequency-based synthesis of the pulse wave generator. The method to generate the waveform frequency microcontroller AT89C51 control to AD9852 chip pulse waveform synthesis, the A/D conversion and filter processing, resulting in smooth clear pulse waveform. Simulation results show that: the system improves the stability of the pulse waveform generation and accuracy, good to meet modern warfare.

Key words:pulsed radio fuze;transmitter;DDS;single chip microcomputer 無線電引信的出現是引信發(fā)展史上的一次重大的技術革命。它利用目標的回波信號所反應的速度、位置等信息來確認目標，比觸發(fā)引信和時間引信等具有更強的靈敏性和更快的反應速度，已成為引信發(fā)展的主導方向[1,2]。而隨著計算機與微電子等技術的發(fā)展，無線電引信逐漸走向數字化。以直接數字頻率合成技術（DDS）產生的信號波形具有高精度、高性能、分辨率高、易于實現數字調制等特點，而且其系統(tǒng)易于集成，功耗低，體積小，可以很好的滿足脈沖無線電引信發(fā)射機的設計要求[3]。

1脈沖無線電引信工作原理

一般的脈沖引信工作原理類似于脈沖測距雷達，如圖1所示。發(fā)射裝置通過天線發(fā)射一定脈寬及重復周期的矩形脈沖串，其一部分能量被目標反射，引信接收到的目標反射脈沖在時間上比發(fā)射脈沖滯后一個時間Δt，即Δt=2R/c,它正比于引信到目標的距離R。利用從發(fā)射信號中提取距離等信息來控制引信作用[1]。

發(fā)射機由脈沖信號發(fā)生器、調制器，高頻振蕩器及電源組合組成。傳統(tǒng)脈沖信號發(fā)生器是一個自激間歇振蕩器，其間歇振蕩器的脈沖重復頻率為400Hz。本文以DDS芯片AD9852合成脈沖波形，以單片機AT89C51控制產生波形頻率，經A/D轉化及濾波器處理，產生平滑清晰的脈沖波形。

2DDS的基本原理與參數計算

一個直接數字頻率合成器由相位累加器、加法器、波形存儲ROM、D/A轉換器和低通濾波器(LPF)構成。

直接數字頻率合成技術（DDS），是從相位概念出發(fā)，對需要合成信號的波形進行相位分割，對分割后的相位值賦予相應的地址，然后按時鐘頻率以一定的步長抽取相位累加器地址，利用信號相位與幅度的關系，輸出幅度樣值，這些幅度樣值的包絡就反映了需要合成信號的波形。這樣，當波形ROM中存入不同波形幅度值時，DDS就可以產生任意波了[3]。

相位累加器是DDS的核心部件，其內部由級聯的加法器和相位寄存器構成。在時鐘脈沖的作用下，加法器將頻率控制字與累加寄存器輸出的數據相加，相加后的結果送到累加寄存器的數據輸入端。累加寄存器將加法器在上一個時鐘作用后所產生的新相位數據反饋到加法器的輸入端，以使加法器在下一個時鐘的作用下繼續(xù)與頻率控制字相加。這樣，相位累加器在參考時鐘的作用下進行線性相位累加，當相位累加器累加滿量時就會產生一次溢出，完成一個周期性的動作，這個周期就是DDS合成信號的一個頻率周期，累加器的溢出頻率就是輸出的信號頻率[4,5]。

對于DDS輸出的頻率可由下面的公式計算得出：

式中：f0表示輸出頻率；K為二進制頻率控制字；fc表示內部參考時鐘；N為相位累加器的長度 。

當外部參考時鐘頻率為50MHz，輸出頻率需要為1MHz時，系統(tǒng)時鐘經過6倍頻，使得變?yōu)?00MHz，這樣就可利用以上公式計算出DDS的需要設定的頻率控制字K=1×248/300。

3脈沖波形的產生

脈沖ROM查找表可通過調用Max+plusⅡ中提供的LPM_ROM兆功能塊設計。在程序中調用兆功能塊，并對參數進行設置。

通常，根據輸出模擬波形的精度要求來確定D/A轉換器的輸入位數P，其精度為1/2p。一般情況下ROM查找表的位寬M要比D/A轉換器的精度多2～4位。此處由于我們選用硬件為8位的D/A，所以波形精度為1/28，ROM位寬為11。

調用LPM_ROM：

COMPONENT LPM_ROM IS

GENERIC( LPM_WIDTH:POSITIVE:=8;

LPM_WIDTHAD:POSITIVE:=11;

LPM_ADDRESS_CONTROL:STRING := "REGISTERED";

LPM_OUTDATA:STRING := "REGISTERED";

LPM_FILE:STRING:= "SINDATA.MIF";

LPM_NUMWORDS:POSITIVE:=2048);

PORT(ADDRESS:INSTD_LOGIC_VECTOR(LPM_WIDTHAD-1DOWNTO0;

INCLOCK:IN STD_LOGIC;

OUTCLOCK:IN STD_LOGIC;

Q: OUT STD_LOGIC_VECTOR(LPM_WIDTH-1 DOWNTO 0));

END COMPONENT;

4仿真結果

本系統(tǒng)設計完成后，經過MATLAB仿真驗證均達到設計要求，從仿真情況看，脈沖波的頻譜純度和穩(wěn)定度比較高。

5結論

本文介紹了DDS芯片AD9852的原理和特點，設計了單片機控制的DDS芯片產生脈沖信號的脈沖引信發(fā)射機，并進行了仿真。利用這一電路，通過鍵盤輸入不同的頻率控制字就可以改變輸出信號的頻率(10HZ~120MHZ)。該脈沖發(fā)生器具有頻率分辨率高，頻率切換速度快，體積小，質量輕等多個優(yōu)點，提升了脈沖無線電引信的作戰(zhàn)性能。

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