多通道宽带信号发生器的设计和实现

论文摘要

目前高性能宽带信号源已成为雷达系统的关键部分。本文以多路同步宽带信号源系统的研制为背景,介绍了数字中频信号产生技术,重点研究了多路DDS同步方法和基于单路DDS的多点目标回波模拟方法。本文介绍了宽带中频信号产生技术——直接数字波形合成技术(DDWS)和直接数字频率合成技术(DDS),并对比了DDWS与DDS的输出信号特点,而且,介绍了DDS芯片AD9910的结构和功能。另外,介绍了基于单路DDS的线性调频(LFM)信号的多点目标回波模拟方法。此方法从LFM的多点目标回波形式出发,利用DDS的数字斜坡模式产生回波的LFM部分,通过附加相位调制叠加上多点目标信息得到模拟回波。为了获得多通道同步信号,重点研究了DDS芯片输出的同步方法。DDS内部的多片同步模块可以利用外围电路输入的同步基准(SYNC_IN)信号调节DDS内部的系统工作时钟状态。利用同步的SYNC_IN信号就能将多片DDS工作状态同步到某一个时钟状态,实现多片DDS工作状态的同步。在DDS工作状态同步的情况下,同步的外部触发信号就能得到同步的输出信号。因此,多路DDS的输出信号同步需要外部电路提供同步的输入时钟信号、SYNC_IN信号和外部触发信号。此时,只需对DDS的多片同步模块进行正确的配置即可。本文从系统的结构、主要芯片选型和关键电路模块设计方面介绍了多路同步宽带信号源系统的设计。主要介绍了包括DDS同步模块、FPGA配置模块、DDS控制模块、时钟管理模块等电路的设计。系统以USB接口芯片和FPGA作为控制核心。USB接口芯片配置时钟管理芯片输出所需时钟信号,然后,USB接口作为上位机与FPGA之间通信数据的传输通道。FPGA除了实现与上位机通信功能,还要实现控制DDS和控制DDR3等逻辑功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 宽带信号概述和研究意义
• 1.2 宽带信号生成技术的发展
• 1.3 论文主要工作
• 第二章 基于单路DDS的多点目标回波模拟技术
• 2.1 DDS技术
• 2.1.1 DDWS技术
• 2.1.2 DDFS技术
• 2.2 AD9910芯片介绍
• 2.2.1 AD9910的基本结构和性能[32]
• 2.2.2 AD9910的功能介绍
• 2.3 LFM的多点目标回波模拟方法[33]
• 2.3.1 LFM信号的多点目标回波特征
• 2.3.2 多点目标回波DDS产生方法
• 2.3.3 仿真验证
• 2.3.4 实测验证
• 2.4 本章小结
• 第三章 多路DDS同步技术的研究和实现
• 3.1 DDS同步原理
• 3.1.1 多片AD9910同步条件
• 3.1.2 多片同步模块功能介绍
• 3.2 双路DDS同步实验
• 3.2.1 实验平台搭建
• 3.2.2 实验过程
• 3.3 本章小结
• 第四章 多通道宽带信号源系统设计
• 4.1 总体设计方案
• 4.2 主要芯片选型
• 4.3 关键模块设计
• 4.3.1 DDS同步模块
• 4.3.2 DDS控制电路
• 4.3.3 FPGA的配置电路
• 4.3.4 DDR3控制电路
• 4.3.5 时钟控制模块
• 4.3.6 电源模块
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统逻辑设计与测试
• 5.1 单片机程序设计
• 5.2 FPGA程序设计
• 5.2.1 对多路DDS的同步控制
• 5.2.2 FPGA与上位机通信
• 5.2.3 FPGA对DDR3控制
• 5.3 输出信号性能测试
• 5.4 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果