AD9858实现雷达宽带调频源设计

本文介绍了高性能DDS芯片AD9858的主要特点和配置方法,论述了AD9858实现雷达宽带调频源的原理和可行性,以图形的方式说明了硬件结构的设计方法,详细描述了输出线性调频信号的控制流程。

　　引言

　　直接数字频率合成方法具有传统方法所不具备的许多突出的优点。高频率分辨率、高频率切换速度、频率切换时相位保持连续、超宽的频率范围、能实现各种调制波和任意波形的产生以及易于实现全数字化的设计。AD9858是一款高性能DDS芯片,可方便快速地产生线性调频、单频脉冲及编码调制信号,其工作频率高达1GHz,杂散性能指标更高于以前的产品。

　　图1 方案原理图

　　图2 硬件结构图

　　图3 控制流程框图

　　AD9858简介

　　AD9858的主要特点

　　AD9858是具有1GSPS速率的直接数字频率合成器、10位DAC、快速频率跳跃和精细调谐分辨率功能的单片解决方案。AD9858比先前的解决方案速度快三倍,功耗却未增加,因而适合用在无线设备、军事以及航空雷达的设计当中。和其它的高速DDS产品不同,AD9858内部集成了DAC、相位/频率检测器和电荷泵,能满足设计者的低相位噪音、低虚假能量、快速频率转换和宽带宽线性扫描的要求。

　　在驱动1GHz内部时钟时,新的DDS能直接产生高达400MHz的频率。参考时钟从片上时钟二分频所得到的高达2GHz的外部时钟源获得。片上混频器和PFD/CP使1~2GHz或更高频率范围内的各种通用频率合成配置成为可能。通过把数据写入片上的数字寄存器,很容易对AD9858进行配置,而这些寄存器控制着器件的所有运作。为了降低功耗,AD9858还有可编程的全睡眠模式。

　　AD9858的配置

　　AD9858有两种工作模式：单一点频模式和扫频模式。单一点频模式的配置比较简单,只需将控制寄存器(CFR)(注：与扫频模式的配置类似,不同点在于将扫频使能位置0)、频率调节字(FTW)配置完毕,即可打开该功能。频率扫描模式相比点频模式来说,稍显麻烦。下面介绍扫频工作模式的配置方法。这种模式需要配置的寄存器有控制寄存器(CFR)、频率调节字(FTW)、步进频率调节字(DFTW)、步进频率斜率控制字(DFRRW)和相位偏移字(POW),其中,控制寄存器共有4个字节,地址分别为0x00、0x01、0x02和0x03。在该设计中,未用到PLL功能,故与PLL有关的控制字均置为无效。0x01的Bit7为扫频使能位,将其置1打开扫频功能。

　　对于线性调频工作状态的实现,还有几点需要说明。线性调频信号是有时宽限制的,AD9858具有输出线性调频信号功能,但不具有定时功能,所以需要外部定时器来实现对时宽的控制。AD9858的线性调频工作的原理是：指定频率起始点和步进频率,频率以系统时钟的1/8或其整数倍进行累加,但是在没有指定上限的情况下,会一直扫到1/2参考时钟频率处,即奈奎斯特频率,故需要做好对上限频率的控制。采用定时器可以实现对上限频率的精确控制。