基于DDC和DUC的大帶寬DRFM設計與實現

摘要 介紹了采用DDC和DUC技術實現的大帶寬DRFM及其基本原理，并在Matlab中進行了理論仿真，使用QuartusⅡ完成了對整個系統及內部模塊的建模，最后在Modelsim中進行了整個系統的功能仿真，為今后DRFM技術的研究提供理論和技術支持。
關鍵詞 數字射頻存儲器；數字下變頻；數字上變頻

隨著超高速、超大規模集成電路的出現，數字下變頻(Digial Down Converter，DDC)技術和數字上變頻(Digital Up Converter，DUC)技術得到快速發展，使得DRFM系統的瞬時帶寬得以提升，其中，采用正交調制解調技術的DRFM，瞬時的帶寬可達到600 MHs以上，基本可覆蓋一般雷達信號的帶寬，甚至覆蓋一般雷達信號的所有工作帶寬。由此，使得雷達對抗技術進入一個新的發展空間。

1 大帶寬DRFM基本原理
基于DDC和DUC技術的大帶寬，DRFM的基本原理是：由雷達天線接收戰場的雷達信號，將接收到的雷達信號，經過高速的ADC變換器進行采樣量化，轉變為中頻數字信號，然后經過DDC把ADC變換器輸出的中頻數字信號變為零中頻信號，并將其進行快速存儲。再將高速ROM中的數據讀出，對其進行多普勒(Doppler)頻移變換，使得最后輸出信號比原信號多—個多普勒頻移量，從而使輸出信號可以模擬假目標信號的多普勒效應。再將多普勒頻移后的信號經過DUC做上變頻處理，將零中頻信號搬到中頻，其中DUC過程的各項參數設置與DDC中的各項參數完全一致，以保證能夠完全恢復出中頻信號的頻帶和相位信息，最后將輸出的數字中頻信號經過DAC變換器恢復為射頻模擬信號，并送給發射天線進行發射。基于該原理的DBFM基本結構如圖1所示。

2 大帶寬DRFM信號仿真
系統將雷達接收到的射頻雷達信號，經過高速A／D變換器采樣量化后得到中頻數字信號，送入基于多相濾波原理實現的DDC模塊，得到基帶I、Q兩路信號。然后與復信號進行復乘法運算，實現信號的多普勒頻移，將得到的信號經過DUC模塊處理后上變頻為中頻信號，再經過DAC輸出，從而實現整個DRFM系統的功能。
設輸入中頻信號fIE對應的模擬信號x(t)=a(t)cos[2πfot+φ(t)]=a(t)cos[2π(f1+f2)t+φ(t)]，假設振幅a(t)=1，初相φ(t)=0，中頻信號的載波頻率f1=750 MHz，基帶信號頻率f2=50MHz。中頻模擬信號對應的信號頻譜如圖2所示。

圖2顯示輸入信號頻率為800 MHz，前面200 MHz的頻譜是模擬信號對應復頻率-800 MHz，經過采樣率為fs=1 000 MHz的采樣，頻譜進行周期性搬移后，在正半軸產生的鏡像頻率。中頻信號經過DDC模塊后的頻譜如圖3所示。

如圖3所示，將中頻信號經過數字下變頻(DDC)模塊處理以后，得到的I、Q兩路的信號對應的復信號的頻譜已經為基帶信號50 MHz。
假設DDS模塊產生的正交信號頻率fd=62.5 MHz，DDC模塊輸出的基帶信號經過多普勒頻移后，得到第一組I、Q兩路信號對應復信號的頻譜如圖4所示。

圖4所示，頻率從基帶的50MHz搬移到了112 5 MHz，完成了預想的結果。
將得到的信號進行數字上變頻(DUC)處理，即經過與DDC的相反過程后，得到輸出信號的頻譜如圖5所示。

圖5所示，信號頻率從112．5 MHz搬移到了862．5 MHz，而載波頻率為750 MHz，基本與理論一致。即輸入的800 MHz中頻信號經過DRFM系統后轉變為862．5 MHz，得到的結論與實際預想相同，完成了DRFM系統的功能。