基于AD9898的UHF波段頻率合成器設(shè)計(jì)

摘要：介紹了DDS+PLL系統(tǒng)的信號(hào)產(chǎn)生原理，給出了采用直接數(shù)字頻率合成器AD9898來(lái)激勵(lì)A(yù)D4113鎖相環(huán)模塊等高集成度芯片，進(jìn)而設(shè)計(jì)UHF波段頻率合成系統(tǒng)的硬件實(shí)現(xiàn)原理和主要電路設(shè)計(jì)方法。該UHF波段頻率合成系統(tǒng)的頻帶為l～2GHz，主要應(yīng)用于穿墻雷達(dá)系統(tǒng)。
關(guān)鍵詞：穿墻雷達(dá)；信號(hào)源；AD9858；DDS；PLL

O 引言
穿墻雷達(dá)是一種能夠穿透非金屬墻壁，并對(duì)墻壁后面人員或物體進(jìn)行探測(cè)、追蹤和定位的雷達(dá)系統(tǒng)，一般采用超帶寬步進(jìn)體制。本實(shí)驗(yàn)室搭建的穿墻雷達(dá)系統(tǒng)需要一個(gè)l～2 GHz頻帶的信號(hào)源。根據(jù)系統(tǒng)帶寬以及雜散、相位噪聲等系統(tǒng)參數(shù)要求，筆者采用DDS+PLL混合頻率合成技術(shù)，并充分利用AD9858等高集成化芯片，設(shè)計(jì)了一種可滿足系統(tǒng)信號(hào)源輸出要求的頻率合成器。

1 系統(tǒng)原理與結(jié)構(gòu)
DDS+PLL頻率合成器的基本原理是用一個(gè)低頻、高分辨率的DDS頻率來(lái)激勵(lì)或者插入PLL，然后將兩者的優(yōu)勢(shì)結(jié)合起來(lái)產(chǎn)生高品質(zhì)的信號(hào)
源。
本文采用DDS激勵(lì)PLL的方案來(lái)滿足系統(tǒng)要求。本系統(tǒng)采用高穩(wěn)定的頻率源作為系統(tǒng)參考時(shí)鐘；并在單片機(jī)的控制下把頻率控制字和相位控制字寫到DDS內(nèi)部寄存器，然后由DDS產(chǎn)生一個(gè)頻率和相位都可以編程控制的模擬正弦波輸出，并把DDS的輸出作為PLL的參考信號(hào)，最后根據(jù)穿墻雷達(dá)系統(tǒng)要求的信號(hào)頻率來(lái)設(shè)定分頻器的分頻比N，從而得到系統(tǒng)輸出信號(hào)。此類方案實(shí)現(xiàn)的信號(hào)源具有較高的頻率和較快的頻率轉(zhuǎn)換速度，而AD9858等集成芯片的高性能則使系統(tǒng)在雜散和噪聲方面也能達(dá)到要求。

2 電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)主要分為DDS模塊和PLL模塊兩大部分，其系統(tǒng)框圖如圖l所示。

2．1 DDS模塊電路設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)由DDS來(lái)保障較高的頻率分辨率和良好的參考源性能，而由PLL提高頻率輸出并濾除DDS輸出雜散，跳頻方式則通過(guò)對(duì)DDS和PLL的
控制來(lái)實(shí)現(xiàn)。
AD9858的外接1 GHz時(shí)鐘點(diǎn)頻源可使用ADF4360_2生成，并可使用ADIsimPLL仿真，其基本電路原理圖如圖2所示。ADF4360_2的參考時(shí)鐘使用100MHz有源晶振，實(shí)際電路設(shè)計(jì)時(shí)需加入濾波后再接到Ref端口。輸出頻率為2 GHz，可以設(shè)置為2分頻輸出，也可以在AD9858芯片內(nèi)部設(shè)置為2分頻輸入。