基于DDS的信号模拟器设计

第3路是由DDS编码及调制波形产生器产生各种编码和调制信号，DDS的一个显著的特点就是在数字处理器的控制下能够精确而快速地处理频率和相位。DDS允许用户对通过改写相位偏移控制字可实现相位的任意控制，码元的产生完全由软件灵活控制，可产生包括二相编码(巴克码、伪随机码)、多相制编码等，并经倍频、滤波和放大后形成调制包络信号。

最后来自第l路微波信号和第2路的变频信号在微波上变频器混频，产生载频信号，来自第3路的调制包络信号和脉冲产生器产生的调制脉冲对载频信号进行调制，形成雷达信号，最后经天线输出。图4、图5为最后输出的波形。

1．6 DDS硬件设计

1．6．1 硬件电路的组成

图6为DDS模拟器硬件电路的组成原理。该信号模拟器主要由6个部分组成：电源电路、串行接口电路、下载电路、FPGA控制电路、AD9852外围电路以及滤波电路。

1．6．2 AD9852外围电路

如表1所示，在并行工作模式下，FPGA主要实现对AD9852以下各引脚的控制。

AD9852内部包括1个具有48位相位累加器、1个可编程时钟倍频器、1个反sinc滤波器、2个12位300 MHzDAC、1个高速模拟比较器以及接口逻辑电路。其主要性能特点如下：

(1)高达300 MHz的系统时钟；
    (2)能输出一般调制信号，FSK、BPSK、PSK、CHIRP、AM等；
    (3)100 MHz时具有80 dB的信噪比；
    (4)内部有4*到20*的可编程时钟倍频器；
    (5)2个48位频率控制字寄存器，能够实现很高的频率分辨率。
    (6)2个14位相位偏置寄存器，提供初始相位设置。
    (7)带有100 MHz的8位并行数据传输口或10 MHz的串行数据传输口。

图7为在DDS的信号发生器中AD9852的外围电路设计。

2 测试结果

本文设计的DDS信号模拟器输出最大频率受到D／A转换器输出建立时间的限制，因为外接存储器的数据读取时间为15 ns，可编程逻辑器件FPGA的最大时钟频率可达120 MHz。相位累加器的字长为31位，用于寻址波形数据存储器的地址信号为13位；编程产生的正弦波的输出的频率范围是0～120 MHz。其中产生的正弦波如图8所示，但是随着时间的增长，噪声会加大如图9所示。

3 结束语

本文结合DDS信号模拟器的工作原理从理论和实际2个方面，对直接数字频率合成技术(DDS)进行了研究。

首先通过对DDS信号模拟工作理论分析，再通过对DDS射频信号产生电路的研究实验使得微波信号和变频信号在微波变频器上混频，产生载频信号，再者使得调制包络信号和调制脉冲对载频信号进行调制，形成雷达信号，然后经天线输出。最后结合理论分析的结论，通过测试实验得出了系统的性能以及带宽线性调频和带宽10点跳频的过程最终输出了雷达视频脉冲输出波形，基本实现了设计的要求。