林琳

摘 要： 基于DDS理論， 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多模式雷達(dá)信號(hào)源?？梢造`活產(chǎn)生LFM、NLFM、單頻、相位編碼等多種脈沖信號(hào)波形，能有效驗(yàn)證脈沖壓縮與信號(hào)處理單元的工作性能。測(cè)試結(jié)果滿足系統(tǒng)要求。

關(guān)鍵詞： DDS； FPGA； 線性調(diào)頻； NAND FLASH； 雷達(dá)信號(hào)

中圖分類號(hào)： TN958.3?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）17?0051?04

Abstract： Based on DDS， a multi?mode radar signal generator was designed and implemented， which can produce several pulse signal waveforms like LFM， NLFM， single frequency and phase coding， and effectively verify the working performance of the pulse compression and signal processing unit. The testing results satisfied the system requirements.

Keywords： DDS； FPGA ； LFM； NAND FLASH； radar signal

0 引 言

雷達(dá)信號(hào)源一般要求實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1） 能根據(jù)要求產(chǎn)生不同類型波形的射頻信號(hào)，滿足信號(hào)的指標(biāo)要求。一般常見的信號(hào)類型包括線性調(diào)頻信號(hào)以及非線性調(diào)頻信號(hào)等[1]。

（2） 能夠模擬雷達(dá)終端，即模擬雷達(dá)回波，通過(guò)信號(hào)延時(shí)使信號(hào)滿足距離波門的要求。

（3） 可擴(kuò)展性，即與外部進(jìn)行交互，保證信號(hào)源與整個(gè)雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)是同步的。通過(guò)RS 422查分接口接收從定時(shí)板發(fā)送過(guò)來(lái)的差分指示信號(hào)，觸發(fā)生成相應(yīng)的波形信號(hào)，同時(shí)根據(jù)脈沖選擇信號(hào)完成模式轉(zhuǎn)換，生成不同種類的回波信號(hào)。

1 系統(tǒng)方案概述

DDS頻率合成技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、通信、雷達(dá)等眾多領(lǐng)域。DDS在正交輸出、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、相位連續(xù)性、相對(duì)帶寬以及高分辨力等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)，可以為系統(tǒng)提供優(yōu)于模擬信號(hào)源的性能，因此本系統(tǒng)采用了DDS技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)源的設(shè)計(jì)[2]。系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)由信號(hào)產(chǎn)生板卡、上位機(jī)控制軟件兩部分構(gòu)成。

信號(hào)產(chǎn)生板卡主要由高速控制模塊、DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊以及高速存儲(chǔ)模塊構(gòu)成?？刂颇K的核心為FPGA，完成對(duì)整個(gè)電路數(shù)字部分的時(shí)序控制，包括對(duì)DDS芯片AD9854的時(shí)序控制以及對(duì)存儲(chǔ)FLASH的讀寫控制[3]；并通過(guò)RS 422與上位機(jī)軟件進(jìn)行通信，進(jìn)行指令解析和波形數(shù)據(jù)導(dǎo)入；通過(guò)觸發(fā)控制總線和整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)保持同步和相參。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)多模雷達(dá)信號(hào)源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)做了深入研究，利用DDS芯片和FPGA實(shí)現(xiàn)了多模式雷達(dá)信號(hào)源。通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和硬件設(shè)計(jì)優(yōu)化，提升了系統(tǒng)的性能和信號(hào)質(zhì)量，并給出了系統(tǒng)實(shí)際測(cè)試的結(jié)果，為雷達(dá)信號(hào)源設(shè)計(jì)提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 王建新，張先萌.直接數(shù)字頻率合成中相位截?cái)嗾`差分析[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，1995，9（1）：1?6.

[2] 高澤溪.直接數(shù)字頻率合成器（DDS）及其性能分析[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，24（5）：615?618.

[3] NICHOLAS H T， SAMUELI H. An analysis of the output spectrum of direct digital frequency synthesizer in the presence of phase accumulator truncation [C]// Proceeding of 41st Annual Frequency Control Symposium. [S.l.]： [s.n.]， 1987： 495?502.

[4] 何海興.多模式雷達(dá)中正交檢波和脈沖壓縮的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2008.

[5] 尹彩玲.脈沖壓縮算法研究與仿真[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2008.

[6] LARSON D C. High speed direct digital synthesis techniques and applications [C]// Technical Digest of 1998 20th Annual Gallium Arsenide Integrated Circuit （GaAs IC） Symposium. Atlanta， GA， USA： IEEE， 1998： 209?212.

[7] 姒強(qiáng).一種基于中頻采樣的雷達(dá)數(shù)字波形產(chǎn)生方法研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2004.

[8] 蘇楊.大時(shí)寬帶寬積信號(hào)的波形選擇研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26（3）：15?17.

[9] 陳仁元，洪一.用于雷達(dá)波形設(shè)計(jì)的NLFM脈沖波形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J].現(xiàn)代電子，2001（1）：31?37.

[10] 常文革，祝明波，梁甸農(nóng).寬帶線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)研究[J].信號(hào)處理，2002，18（2）：113?117.

[11] 蔡英杰，向敬成.寬帶LFM/NLFM信號(hào)及其產(chǎn)生[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，1999，21（1）：36?44.

摘 要： 基于DDS理論， 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多模式雷達(dá)信號(hào)源?？梢造`活產(chǎn)生LFM、NLFM、單頻、相位編碼等多種脈沖信號(hào)波形，能有效驗(yàn)證脈沖壓縮與信號(hào)處理單元的工作性能。測(cè)試結(jié)果滿足系統(tǒng)要求。

關(guān)鍵詞： DDS； FPGA； 線性調(diào)頻； NAND FLASH； 雷達(dá)信號(hào)

中圖分類號(hào)： TN958.3?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）17?0051?04

Abstract： Based on DDS， a multi?mode radar signal generator was designed and implemented， which can produce several pulse signal waveforms like LFM， NLFM， single frequency and phase coding， and effectively verify the working performance of the pulse compression and signal processing unit. The testing results satisfied the system requirements.

Keywords： DDS； FPGA ； LFM； NAND FLASH； radar signal

0 引 言

雷達(dá)信號(hào)源一般要求實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1） 能根據(jù)要求產(chǎn)生不同類型波形的射頻信號(hào)，滿足信號(hào)的指標(biāo)要求。一般常見的信號(hào)類型包括線性調(diào)頻信號(hào)以及非線性調(diào)頻信號(hào)等[1]。

（2） 能夠模擬雷達(dá)終端，即模擬雷達(dá)回波，通過(guò)信號(hào)延時(shí)使信號(hào)滿足距離波門的要求。

（3） 可擴(kuò)展性，即與外部進(jìn)行交互，保證信號(hào)源與整個(gè)雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)是同步的。通過(guò)RS 422查分接口接收從定時(shí)板發(fā)送過(guò)來(lái)的差分指示信號(hào)，觸發(fā)生成相應(yīng)的波形信號(hào)，同時(shí)根據(jù)脈沖選擇信號(hào)完成模式轉(zhuǎn)換，生成不同種類的回波信號(hào)。

1 系統(tǒng)方案概述

DDS頻率合成技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、通信、雷達(dá)等眾多領(lǐng)域。DDS在正交輸出、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、相位連續(xù)性、相對(duì)帶寬以及高分辨力等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)，可以為系統(tǒng)提供優(yōu)于模擬信號(hào)源的性能，因此本系統(tǒng)采用了DDS技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)源的設(shè)計(jì)[2]。系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)由信號(hào)產(chǎn)生板卡、上位機(jī)控制軟件兩部分構(gòu)成。

信號(hào)產(chǎn)生板卡主要由高速控制模塊、DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊以及高速存儲(chǔ)模塊構(gòu)成?？刂颇K的核心為FPGA，完成對(duì)整個(gè)電路數(shù)字部分的時(shí)序控制，包括對(duì)DDS芯片AD9854的時(shí)序控制以及對(duì)存儲(chǔ)FLASH的讀寫控制[3]；并通過(guò)RS 422與上位機(jī)軟件進(jìn)行通信，進(jìn)行指令解析和波形數(shù)據(jù)導(dǎo)入；通過(guò)觸發(fā)控制總線和整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)保持同步和相參。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)多模雷達(dá)信號(hào)源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)做了深入研究，利用DDS芯片和FPGA實(shí)現(xiàn)了多模式雷達(dá)信號(hào)源。通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和硬件設(shè)計(jì)優(yōu)化，提升了系統(tǒng)的性能和信號(hào)質(zhì)量，并給出了系統(tǒng)實(shí)際測(cè)試的結(jié)果，為雷達(dá)信號(hào)源設(shè)計(jì)提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 王建新，張先萌.直接數(shù)字頻率合成中相位截?cái)嗾`差分析[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，1995，9（1）：1?6.

[2] 高澤溪.直接數(shù)字頻率合成器（DDS）及其性能分析[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，24（5）：615?618.

[3] NICHOLAS H T， SAMUELI H. An analysis of the output spectrum of direct digital frequency synthesizer in the presence of phase accumulator truncation [C]// Proceeding of 41st Annual Frequency Control Symposium. [S.l.]： [s.n.]， 1987： 495?502.

[4] 何海興.多模式雷達(dá)中正交檢波和脈沖壓縮的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2008.

[5] 尹彩玲.脈沖壓縮算法研究與仿真[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2008.

[6] LARSON D C. High speed direct digital synthesis techniques and applications [C]// Technical Digest of 1998 20th Annual Gallium Arsenide Integrated Circuit （GaAs IC） Symposium. Atlanta， GA， USA： IEEE， 1998： 209?212.

[7] 姒強(qiáng).一種基于中頻采樣的雷達(dá)數(shù)字波形產(chǎn)生方法研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2004.

[8] 蘇楊.大時(shí)寬帶寬積信號(hào)的波形選擇研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26（3）：15?17.

[9] 陳仁元，洪一.用于雷達(dá)波形設(shè)計(jì)的NLFM脈沖波形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J].現(xiàn)代電子，2001（1）：31?37.

[10] 常文革，祝明波，梁甸農(nóng).寬帶線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)研究[J].信號(hào)處理，2002，18（2）：113?117.

[11] 蔡英杰，向敬成.寬帶LFM/NLFM信號(hào)及其產(chǎn)生[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，1999，21（1）：36?44.

摘 要： 基于DDS理論， 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了多模式雷達(dá)信號(hào)源?？梢造`活產(chǎn)生LFM、NLFM、單頻、相位編碼等多種脈沖信號(hào)波形，能有效驗(yàn)證脈沖壓縮與信號(hào)處理單元的工作性能。測(cè)試結(jié)果滿足系統(tǒng)要求。

關(guān)鍵詞： DDS； FPGA； 線性調(diào)頻； NAND FLASH； 雷達(dá)信號(hào)

中圖分類號(hào)： TN958.3?34 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1004?373X（2014）17?0051?04

Abstract： Based on DDS， a multi?mode radar signal generator was designed and implemented， which can produce several pulse signal waveforms like LFM， NLFM， single frequency and phase coding， and effectively verify the working performance of the pulse compression and signal processing unit. The testing results satisfied the system requirements.

Keywords： DDS； FPGA ； LFM； NAND FLASH； radar signal

0 引 言

雷達(dá)信號(hào)源一般要求實(shí)現(xiàn)如下功能：

（1） 能根據(jù)要求產(chǎn)生不同類型波形的射頻信號(hào)，滿足信號(hào)的指標(biāo)要求。一般常見的信號(hào)類型包括線性調(diào)頻信號(hào)以及非線性調(diào)頻信號(hào)等[1]。

（2） 能夠模擬雷達(dá)終端，即模擬雷達(dá)回波，通過(guò)信號(hào)延時(shí)使信號(hào)滿足距離波門的要求。

（3） 可擴(kuò)展性，即與外部進(jìn)行交互，保證信號(hào)源與整個(gè)雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)是同步的。通過(guò)RS 422查分接口接收從定時(shí)板發(fā)送過(guò)來(lái)的差分指示信號(hào)，觸發(fā)生成相應(yīng)的波形信號(hào)，同時(shí)根據(jù)脈沖選擇信號(hào)完成模式轉(zhuǎn)換，生成不同種類的回波信號(hào)。

1 系統(tǒng)方案概述

DDS頻率合成技術(shù)目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于導(dǎo)航、通信、雷達(dá)等眾多領(lǐng)域。DDS在正交輸出、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、相位連續(xù)性、相對(duì)帶寬以及高分辨力等方面都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了傳統(tǒng)頻率合成技術(shù)，可以為系統(tǒng)提供優(yōu)于模擬信號(hào)源的性能，因此本系統(tǒng)采用了DDS技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號(hào)源的設(shè)計(jì)[2]。系統(tǒng)框圖如圖1所示。系統(tǒng)由信號(hào)產(chǎn)生板卡、上位機(jī)控制軟件兩部分構(gòu)成。

信號(hào)產(chǎn)生板卡主要由高速控制模塊、DDS信號(hào)產(chǎn)生模塊以及高速存儲(chǔ)模塊構(gòu)成?？刂颇K的核心為FPGA，完成對(duì)整個(gè)電路數(shù)字部分的時(shí)序控制，包括對(duì)DDS芯片AD9854的時(shí)序控制以及對(duì)存儲(chǔ)FLASH的讀寫控制[3]；并通過(guò)RS 422與上位機(jī)軟件進(jìn)行通信，進(jìn)行指令解析和波形數(shù)據(jù)導(dǎo)入；通過(guò)觸發(fā)控制總線和整個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)保持同步和相參。

5 結(jié) 語(yǔ)

本文對(duì)多模雷達(dá)信號(hào)源的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)做了深入研究，利用DDS芯片和FPGA實(shí)現(xiàn)了多模式雷達(dá)信號(hào)源。通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)改進(jìn)和硬件設(shè)計(jì)優(yōu)化，提升了系統(tǒng)的性能和信號(hào)質(zhì)量，并給出了系統(tǒng)實(shí)際測(cè)試的結(jié)果，為雷達(dá)信號(hào)源設(shè)計(jì)提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 王建新，張先萌.直接數(shù)字頻率合成中相位截?cái)嗾`差分析[J].電子測(cè)量與儀器學(xué)報(bào)，1995，9（1）：1?6.

[2] 高澤溪.直接數(shù)字頻率合成器（DDS）及其性能分析[J].北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，1998，24（5）：615?618.

[3] NICHOLAS H T， SAMUELI H. An analysis of the output spectrum of direct digital frequency synthesizer in the presence of phase accumulator truncation [C]// Proceeding of 41st Annual Frequency Control Symposium. [S.l.]： [s.n.]， 1987： 495?502.

[4] 何海興.多模式雷達(dá)中正交檢波和脈沖壓縮的研究與實(shí)現(xiàn)[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2008.

[5] 尹彩玲.脈沖壓縮算法研究與仿真[D].西安：西安電子科技大學(xué)，2008.

[6] LARSON D C. High speed direct digital synthesis techniques and applications [C]// Technical Digest of 1998 20th Annual Gallium Arsenide Integrated Circuit （GaAs IC） Symposium. Atlanta， GA， USA： IEEE， 1998： 209?212.

[7] 姒強(qiáng).一種基于中頻采樣的雷達(dá)數(shù)字波形產(chǎn)生方法研究[D].成都：電子科技大學(xué)，2004.

[8] 蘇楊.大時(shí)寬帶寬積信號(hào)的波形選擇研究[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，26（3）：15?17.

[9] 陳仁元，洪一.用于雷達(dá)波形設(shè)計(jì)的NLFM脈沖波形優(yōu)化設(shè)計(jì)方法[J].現(xiàn)代電子，2001（1）：31?37.

[10] 常文革，祝明波，梁甸農(nóng).寬帶線性調(diào)頻信號(hào)產(chǎn)生技術(shù)研究[J].信號(hào)處理，2002，18（2）：113?117.

[11] 蔡英杰，向敬成.寬帶LFM/NLFM信號(hào)及其產(chǎn)生[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，1999，21（1）：36?44.