基于FPGA的多體制雷達(dá)信號(hào)源的設(shè)計(jì)

3系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
3.1FPGA程序設(shè)計(jì)

在本文所設(shè)計(jì)的雷達(dá)信號(hào)源中，采用了XINUNXSpartan-3系列FPGA，型號(hào)為XC23S1000，他具有106個(gè)邏輯門(mén)，DistributedRAM共120kb，BlockRAM共432kb，還具有4個(gè)DCM單元，最大可用I/O391個(gè)。由于系統(tǒng)采用FPGA作為核心控制器件，因此具有很好的擴(kuò)展性，當(dāng)對(duì)系統(tǒng)的參數(shù)發(fā)生改變時(shí)，只需要對(duì)FPGA內(nèi)部程序加以修改即可。而不用進(jìn)行硬件的改動(dòng)，正因?yàn)镕P-GA具有這樣的優(yōu)勢(shì)，因此使本系統(tǒng)具有很好的靈活性。

通過(guò)對(duì)FPGA編程，主要完成了對(duì)AD9959控制功能和串口收發(fā)功能。AD9959內(nèi)部集成了4個(gè)DDS內(nèi)核，每個(gè)DDS內(nèi)核都集成了32-b的相位累加器和相位一幅度轉(zhuǎn)換器。每路DDS輸出的信號(hào)頻率可以通過(guò)下式來(lái)計(jì)算：

其中，fs表示系統(tǒng)采樣時(shí)鐘，F(xiàn)TW表示頻率控制字，fo表示DDS輸出信號(hào)頻率。由于在雷達(dá)信號(hào)源中，線性調(diào)頻信號(hào)是常用的信號(hào)形式，因此這里主要以線形調(diào)頻信號(hào)作參考。FPGA可以向AD9959發(fā)送控制字，從而可以控制輸出信號(hào)的起始頻率、調(diào)頻斜率系數(shù)、截止頻率等。FPGA控制AD9959寫(xiě)入指令的時(shí)序邏輯圖如圖2所示。

FPGA在系統(tǒng)中不僅完成了控制AD9959的功能，同時(shí)還完成符合RS232協(xié)議的串口數(shù)據(jù)的傳送功能，UART功能都采用VerilogHDL語(yǔ)言描述，這樣使系統(tǒng)更加緊湊、小巧。

3．2PC機(jī)程序設(shè)計(jì)

PC機(jī)軟件主要完成用戶參數(shù)的輸入并且將數(shù)據(jù)通過(guò)RS232串口發(fā)送到FPGA，程序采用C編寫(xiě)，界面上可以輸入生成雷達(dá)信號(hào)的各種參數(shù)，比如信號(hào)頻率、起始頻率、截止頻率、調(diào)頻斜率，由于AD9959可以生成FSK，PSK，ASK多種體制信號(hào)，用戶還可通過(guò)下拉列表選擇信號(hào)樣式。系統(tǒng)控制軟件界百如圖3所示。

軟件中利VisualStudio.NET中提供的串行通信控件Activex來(lái)實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信功能，軟件的程序流程如圖4所示。

4結(jié)語(yǔ)

系統(tǒng)采用FPGA作為核心控制器，不僅完成了對(duì)AD9959的控制功能，同時(shí)還完成了串行數(shù)據(jù)傳輸功能，使電路設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔并具有很好的擴(kuò)展性，在系統(tǒng)升級(jí)過(guò)程中，不必改動(dòng)硬件設(shè)計(jì)，只需要將FPGA內(nèi)部程序進(jìn)行修改即可完成新的功能。

本文所設(shè)計(jì)的雷達(dá)信號(hào)源已經(jīng)在實(shí)際工作中得到很好的應(yīng)用，系統(tǒng)可以同時(shí)輸出4路相參的信號(hào)，頻率范圍為10～150MHz，每路輸出可以單獨(dú)控制也可以整體控制，用戶可以通過(guò)PC機(jī)對(duì)系統(tǒng)輸出的信號(hào)參數(shù)、樣式進(jìn)行沒(méi)定，從而可以很方便地輸出相應(yīng)的雷達(dá)信號(hào)。系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性、靈活性和可擴(kuò)展性，在實(shí)際工作中取得了很好的效果，具有良好的應(yīng)用前景。