基于CPLD和AD9857的數(shù)字化多模式調(diào)制單元設(shè)計(jì)

摘要： 介紹了一種跟蹤雷達(dá)數(shù)字化多模式調(diào)制單元的設(shè)計(jì)方案， 給出了使用CPLD和DDS芯片AD9857 (數(shù)字正交上變頻器) 來生成調(diào)制信號的實(shí)現(xiàn)方法， 同時(shí)以脈內(nèi)相位編碼信號和非線性調(diào)頻信號為例， 給出了其軟件實(shí)現(xiàn)方法， 最后還給出了實(shí)測信號波形。

　　0 引言

　　由于微電子和數(shù)字電路的飛速發(fā)展以及武器系統(tǒng)速度和性能的大幅提高， 系統(tǒng)對雷達(dá)、導(dǎo)航、電子測量等領(lǐng)域內(nèi)設(shè)備的頻率范圍、分辨率、頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間、信號形式多樣化等指標(biāo)也提出了更高的要求。DDS (直接數(shù)字合成) 技術(shù)以其極高的頻率分辨率(幾微赫量級)、極短的頻率轉(zhuǎn)換時(shí)間(幾納秒級)、相對帶寬較寬、輸出相位連續(xù)、具有任意波形輸出能力等優(yōu)勢在數(shù)字調(diào)制電路中得到了廣泛應(yīng)用。

　　本文介紹用于某跟蹤雷達(dá)中的數(shù)字調(diào)制單元的應(yīng)用設(shè)計(jì)方案。該方案采用DDS與CPLD相結(jié)合的方法， 并通過軟件加載來產(chǎn)生各種信號， 從而構(gòu)成靈活可變的多頻率、多模式的數(shù)字調(diào)制器。同時(shí)， 該電路還具有數(shù)字化， 體積小， 可在線編程等特點(diǎn)。

　　1 數(shù)字調(diào)制單元設(shè)計(jì)

　　1.1 工作原理

　　基于DDS芯片和CPLD的某雷達(dá)數(shù)字調(diào)制單元的原理框圖如圖1所示。該雷達(dá)數(shù)字調(diào)制單元的設(shè)計(jì)以AD9857為核心， AD9857是AD公司推出的一種高性能通用正交數(shù)字上變頻器， 其內(nèi)部集成了半帶濾波器、CIC濾波器、反SINC濾波器、高速數(shù)模轉(zhuǎn)換器， 其核心是一個(gè)相位連續(xù)的直接數(shù)字頻率合成器(DDS)。在正交調(diào)制模式下， 該DDS可接受串口輸入的頻率控制字， 其控制產(chǎn)生的正交本振信號與基帶I、Q信號相乘后再相加，即可產(chǎn)生正交調(diào)制信號， 最后通過14位的數(shù)模轉(zhuǎn)換器變成模擬信號輸出， 從而實(shí)現(xiàn)信號的數(shù)字調(diào)制。該電路中CPLD首先通過AD9857的串口將各種控制字寫入內(nèi)部寄存器， 以實(shí)現(xiàn)對AD9857的初始化， 串口時(shí)鐘使用外部10MHz晶振， 初始化完成后， AD9857輸出的PDCLK信號可作為I、Q數(shù)據(jù)的同步時(shí)鐘。I、Q數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在EPROM中，CPLD中的地址產(chǎn)生單元以PDCLK信號作為基準(zhǔn)來產(chǎn)生相應(yīng)的地址， 并將EPROM中的I、Q數(shù)據(jù)送入AD9857。

圖1 數(shù)字調(diào)制單元框圖

　　1.2 串口初始化

　　系統(tǒng)加電時(shí)， CPLD便可對AD9857進(jìn)行初始化。初始化可通過AD9857的串口將各種控制字寫入內(nèi)部寄存器來實(shí)現(xiàn)， 串口時(shí)鐘使用外部10MHz晶振， 其串口連接關(guān)系如圖2所示。

圖2 串口連接電路