CDDS技術(shù)的原理及應用

《現代電子技術(shù)》2003年第18期總第161期消費電子CDDS技術(shù)的原理及應用陳梅,古康國營(yíng)黃河機器制造廠(chǎng)雷達設計研究所陜西西安710043)摘要:綜述了直接數字頻率合成(DDS)技術(shù)的基本原理及特點(diǎn),并在此基礎上以AD9852為例著(zhù)重介紹了使用線(xiàn)性調頻技術(shù)(CDDS)產(chǎn)生不同斜率的線(xiàn)性調頻信號的原理及電路。關(guān)鍵詞:直接數字頻率合成器;線(xiàn)性調頻;調頻斜率;相位累加中圖分類(lèi)號:TN911文獻標識碼:B文章編號:1004-373X(2003)18-073Theory and Application of CDDs TechnologyCHEN Mei, GU Kang(Institute of Radar Design, The State Run Huanghe Machine Building Factory, Xi'an, 710043, ChinaAbstract This article describes the knowledge and feature of Direct Digital Synthesizer (DDS). The theory and circuit of thechirp signal generator with different ramp rate using CDDS technical based on an example of AD9852 is introducedKeywords: direct digital synthesizer (DDS); chirp; ramp rate: phase accumulate直接數字頻率合成(DDS是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)以用相位頻率△q/Mt表示。而相位累加器等效于一個(gè)的一種新的頻率合成法,是將先進(jìn)的數字處理理論與相位圓方法引入信號合成領(lǐng)域的一項新技術(shù)。他是從相位的△=2π/M概念出發(fā)進(jìn)行頻率合成的,采用了全數字結構,具有其中:M為相位取樣點(diǎn)精確的頻率分辨率、快速的頻率轉換時(shí)間以及可靈活△t=1/f產(chǎn)生多種信號等優(yōu)點(diǎn),已逐漸取代了模擬電路。隨著(zhù)所以輸出頻率科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,能直接產(chǎn)生線(xiàn)性調頻的DDS(即CDDS)也不斷出現,其中美國AD公司的AD9852便是其中的一種,他具有時(shí)鐘頻率高,變頻速度快,頻根據奈奎斯特取樣定理,f。最大為∫,/2。改變f率分辨率高,配備相應的控制電路,能夠方便靈活地和M即可改變相位累加器的相位輸出值(即一個(gè)周期產(chǎn)生各種線(xiàn)性調頻信號。的正弦波信號的離散相位序列)然后利用其尋址,直接査找正弦函數值得到相應的幅度數據,該幅度數據1 CDDS的基本原理及特點(diǎn)通過(guò)D/A轉換得到連續的階梯波,經(jīng)過(guò)低通濾波濾除DDS是從相位的概念出發(fā),根據奈奎斯特取樣定其中的高頻分量,最后得到所需的輸出信號理來(lái)產(chǎn)生連續信號的,其基本原理如圖1所示,主要由CDDS是在DDS的基礎上增加了頻率累加器,在參考源、相位累加器、正弦波函數功能表(ROM,波頻率累加器的作用下產(chǎn)生線(xiàn)性增加的瞬時(shí)頻率,經(jīng)過(guò)形存儲器)、D/A轉換器及低通濾波器組成。相位累加器輸岀線(xiàn)性調頻信號的二次瞬時(shí)相位,再以收加“③+世從而評碼位巴不同的件其實(shí)現結構移位輸出參考源Fd略有中國煤化工D9852是一款性?xún)r(jià)比很CNMH圖1直接數字頻率合成器的基本原好的,共爛世圖如圖2所示對于輸出一個(gè)連續的正弦波信號,其角頻率ω可其中48b頻率控制字FTW1用來(lái)定義線(xiàn)性調頻的起始頻率;收稿日期芳數擔8b頻率增量控制字用來(lái)定義在Δ內累加的△∫陳梅等:CDDS技術(shù)的原理及應用值,其MSB的高低決定了Δf的正負,即線(xiàn)性調頻斜率經(jīng)過(guò)頻率累加器輸岀的是嚴格線(xiàn)性增長(cháng)的瞬時(shí)頻的正負;率,其產(chǎn)生公式如下:20 b ramp rate用來(lái)定義步進(jìn)時(shí)鐘△t,△t=△tf(t)=kt+ f(o)M(△,為系統時(shí)鐘);f(r)d48位頻率增量控制字[k+f(0)]dz正弦波「2位頻率票加器相位累如器創(chuàng )存儲器LDA0.5T≤t≤0.5T由于相位的截斷,量化會(huì )引入一定的誤差,但其CLR ACCI48位頻率控制字 CLR ACC2線(xiàn)性度仍完全滿(mǎn)足實(shí)際要求保護20位速率控制系統時(shí)鐘(3)產(chǎn)生信號靈活圖2AD9852產(chǎn)生線(xiàn)性調頻信號的原理框圖通過(guò)配備一定的硬件電路,利用軟件編程可靈活所有控制字均為二進(jìn)制碼數值與系統時(shí)鐘有關(guān);地控制信號的中心頻率、帶寬、調頻斜率,得到雷達CLR ACC1可以使頻率累加器在一定的1O不同工作方式下所需的不同參數的信號UPDATE CLOCK下使頻率回到起始頻率,F1w1;2不同調頻斜率下的線(xiàn)性調頻信號的產(chǎn)生CLR ACC2可使相位累加器清零,使得DDS輸出為0Hz在我們研制的雷達產(chǎn)品中,根據工作體制的要求利用 CLR ACCI和 CLR ACC2的功能便能得到2需要產(chǎn)生一個(gè)不同時(shí)寬下不同頻寬的線(xiàn)性調頻信號,種線(xiàn)性調頻的工作方式,如圖3和圖4所示。技術(shù)指標要求如下:接收定時(shí)器發(fā)送的線(xiàn)性調頻同步脈沖,根據控制命令生成頻寬分別為5MHz和2.5MHz的線(xiàn)性調頻信號,其中同步脈沖為13s時(shí)頻寬為5MHz,26s時(shí)為頻寬為2.5MHz,其中心頻率方式00011(線(xiàn)性訓頻)均為30MHz,其原理框圖如圖5所示」FI△FI數據線(xiàn)AVR單片機AD9852狀態(tài)控制中個(gè)中地址線(xiàn)時(shí)鐘芯片選擇IO Update地址譯碼沖圖3利用清ACC1標志實(shí)現線(xiàn)性調頻脈沖后沿檢測OUPDATE獻沖后~邏輯綜合圖5不同斜率線(xiàn)性調頻信號的產(chǎn)生輸入的脈沖是一個(gè)時(shí)寬變化的脈沖,狀態(tài)控制字表明了此時(shí)時(shí)寬的狀態(tài),以便確定單片機應輸入的起方式_00默認01線(xiàn)性調頻別FTWI火P2始頻率∫。、頻率步進(jìn)Δf、步進(jìn)時(shí)間△△F2T/M其中:T為脈沖寬度。CLR ACC2△f=(終止,起圖4利用清ACC2標志實(shí)現線(xiàn)性調頻由圖3和圖4可見(jiàn)CDDS產(chǎn)生線(xiàn)性調頻信號時(shí),與斜率K=4f其他方式相比,具有如下幾個(gè)特點(diǎn)中國煤化工脈沖取其前沿和后沿CNMHG(1)產(chǎn)生方式簡(jiǎn)單明了與狀息m平饑出的脈沖信號合并作為只要輸入相應的控制字∫。,Δf,Δ即可以一定規D9852的I/ O UPDATE信號,同時(shí)脈沖的前后沿決律重復產(chǎn)生線(xiàn)性調頻信號定了ACC2位的高低,從而使得AD9852具有在前沿開(kāi)(2)調頻線(xiàn)掂度好始線(xiàn)性調頻,而在后沿終止線(xiàn)性調頻的功能,其軟件《現代電子技術(shù)》2003年第18期總第161期消費電子流程圖如圖6所示。實(shí)驗結果表明此電路的設計完全滿(mǎn)足總站的要3結語(yǔ)求,頻率轉換方便快速,并且選擇合適的濾波器可以本文介紹了使用CDDS技術(shù)產(chǎn)生不同斜率的線(xiàn)性使其雜散做到大于60dBc調頻信號的原理及電路。該電路通過(guò)軟件調整便可以主程序產(chǎn)生其他各種類(lèi)型的信號,甚至可以作為任意波形發(fā)單片機初始化脈沖前沿中生器使用,CDDS技術(shù)的廣泛應用為頻綜系統的技術(shù)發(fā)展提供了一條新的思路檢測脈寬標志啟動(dòng)調頻設置參考文獻根據脈寬標志配置DDS頻率設置返回[1 Analog Devices Inc. CMOS 300 MHz CompleteDDS Synthesizer AD9852 Data Sheet, 1999開(kāi)中斷脈沖后沿中斷[2][美]威廉依根F.鎖相頻率合成[M].張其檢測脈沖標志善,抑重堪,梁釗,譯.北京:人民郵電出版社,停止調頻設置1984脈寬標志變化?3]魏福立.直接數字合成技術(shù)與應用[冂].電子返回技術(shù)應用,199根據脈寬標志配置4]張穎光,祝明波,常文革.基于CDDS技術(shù)的寬DDS頻率設置帶雷達信號的產(chǎn)生[J],雷達與對抗,1998,圖6不同斜率的線(xiàn)性調頻信號軟件流程作者簡(jiǎn)介陳梅女,1970年出生,學(xué)士,高級工程師,1992年7月畢業(yè)于西安電子科技大學(xué)電磁場(chǎng)工程系,現任國營(yíng)黃河機器制造廠(chǎng)雷達設計研究所雷達頻綜系統主管設計師,主要從事DDS、頻率綜合器等方面的硏究和技術(shù)開(kāi)發(fā)工作古康男,1969年出生,碩土,高級工程師,1993年7月畢業(yè)于西安交通大學(xué)研究生院,現任國營(yíng)黃河機器制造廠(chǎng)雷達設計研究所雷達計算機系統主任設計師,主要從事分布式計算機系統體系構造、大規?？删幊踢壿嬰娐芬约皵的；旌舷到y等方面的研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)工作(上接第59頁(yè))參考文獻在可控硅導通的瞬間使電網(wǎng)電壓畸變,功率因數下降1]楊慶芬,等.溫控裝置中的鎖相過(guò)零控制[J]對電網(wǎng)的其他用電設備產(chǎn)生不良影響。而過(guò)零觸發(fā)電電力電子技術(shù),1994,(3):24-29路無(wú)偶次諧波,奇次諧波也很小,只是存在一定程度[2]李剛. Labview-易學(xué)易用的計算機圖形化編程的低頻干擾。并且,隨著(zhù)η的增大,低頻分量也大幅減語(yǔ)言[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,少。這對于我們的電鐓過(guò)程中的電阻性負載,很容易2001獲得良好的正弦波。過(guò)零觸發(fā)方式已在某汽車(chē)配件廠(chǎng)3]鄭瑩娜.基于NI- Labview開(kāi)發(fā)平臺的虛擬儀器氣門(mén)生產(chǎn)中,得到了很好的驗證由子杜士應用,1998,(12):6-9中國煤化CNMHG作者簡(jiǎn)介陳海濱男.1965年出生,工程師。主要從事測控自動(dòng)化的瑞利女,1966年出生,實(shí)驗師,在讀碩士。主要研究方向為傳感技術(shù)與智能控制。