基于DSP、DDS和ARM雷達中頻信號模擬器研究

2．3．2 時鐘設(shè)計

DDS輸出的信號的頻譜特性在很大程度上取決于參考時鐘的頻譜特性，參考時鐘的一些主要特性如相位噪聲、時鐘抖動以及頻率穩(wěn)定度都直接地反映在DDS的輸出信號上。DDS的時鐘電路能否設(shè)計達到高穩(wěn)定、低噪聲、精確同步直接影響本系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。AD9852的參考時鐘可以采用單端輸入或差分輸入，由于差分信號可能有效抑制共模噪聲和電磁能量外泄，根據(jù)AD9852對峰峰值的要求(>400mV)，本設(shè)計采用差分LVPECL邏輯。

本模塊采用40MHz的晶振，經(jīng)緩沖器CY2305輸出三路同步時鐘，如圖3所示。其中一路接SH853501，將一路LVCMOS時鐘變成三路差分LVPECL時鐘后，分別傳送給三片AD9852，經(jīng)片上鎖相環(huán)倍頻形成DDS的系統(tǒng)時鐘；一路給時序控制模塊EPLD，將時鐘信號分頻后產(chǎn)生三片AD9852的I/O更新時鐘；另一路作為同步時鐘供給信號處理機。

2．4 通信模塊

雷達模擬器與CP機間采用USB通信協(xié)議，由S3C44B0X控制USB接口器件ISP1581實現(xiàn)。DSP可以通過控制EPLD給信號處理機發(fā)送目標角度信息，也可以利用多通道緩沖串口向處理機傳送目標信息。本系統(tǒng)提供了衰減控制接口，由DSP產(chǎn)生相應(yīng)的衰減控制字，傳給鎖存器SN75LVC574，控制處理機上的數(shù)控衰減器。

3 相參脈沖雷達動目標信號的模擬

本系統(tǒng)中的三片DDS以及控制刷新和工作時序的EPLD采用同一個時鐘源，并向信號處理機提供同步時鐘輸出，因此應(yīng)用本系統(tǒng)可設(shè)計中頻相參雷達信號的模擬。

本設(shè)計中，信號處理機利用信號模擬器輸出的同步時鐘，將其分頻生成觸發(fā)脈沖，送給模擬器DSP的外中斷源4，觸發(fā)脈沖的周期對應(yīng)雷達信號的PRT（脈沖重復(fù)周期）。EPLD分頻時鐘的周期對應(yīng)雷達脈沖信號的脈寬，該信號提供AD9852的I/O更新時鐘，同時接DSP的外中斷源5。使用兩路DDS。DDS1模擬動目標回波，DDS2模擬雜波信號。

在PC機上，根據(jù)要模擬的目標及環(huán)境特性，通過建立相應(yīng)模型，計算生成目標回波及雜波的幅度控制字存儲。DSP主程序首先將這些數(shù)據(jù)讀入SDRAM。在設(shè)計定的目標角度范圍內(nèi)，每次接收到觸發(fā)信號，經(jīng)由目標距離決定的延時，DSP中斷產(chǎn)生一個目標回波信號。信號的頻率和相位包含目標運動的多普勒頻率信息，幅值從SDRAM讀入；雜波采用DDS2連續(xù)輸出產(chǎn)生，每隔一個脈沖持續(xù)時間DSP進入一次中斷，讀取SDRAM改變雜波的幅值。DSP主程序及中斷處理程序流程如圖4所示。

以上模擬過程采用的雷達信號為簡單矩形脈沖，脈寬等于DDS更新信號的周期。如果采用大脈寬，在脈寬內(nèi)每個DDS更新時鐘到來時，按照巴克碼或M序列改變信號的相位，可模擬相位編碼脈沖壓縮信號。當(dāng)AD9852工作在CHIRP模式下，通過設(shè)置頻率步進步長和斜率計時（即變化的頻率在每個頻率點上停留的時間）控制字，可模擬線形調(diào)頻脈沖壓縮信號。在同一模式下，若在脈寬內(nèi)每個DDS更新時鐘到來時改變頻率步進步長或斜率計時控制字，可模擬非線性一調(diào)頻脈沖壓縮信號，其原理如圖5所示。

本設(shè)計主要具有以下特點：

（1）利用AD9852的多種工作模式，可方便產(chǎn)生多種雷達信號，而且頻率捷變速度快，捷變時相位連續(xù)，頻率分辨率高達10-6Hz。
（2）通過TMS320C6416同時控制三片DDS，讀寫速度快，保證了實時性和輸出信號相位相參數(shù)。
（3）通過ARM控制USB模塊和DSP主機口，可實時修改信號參數(shù)和加載新的程序及數(shù)據(jù)。
（4）采用三路DDS，并提供同步時鐘輸出，為適應(yīng)不同體制雷達的要求提供了保證，更具通用性。

實驗和應(yīng)用結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠模擬多種體制的雷達中頻信號，而且不同信號間切換方便，使用靈活。該系統(tǒng)為雷達中頻信號模擬提供了一個通用的硬件平臺。在此基礎(chǔ)上，通過豐富和完善軟件數(shù)據(jù)庫，可建成通用雷達中頻信號模擬系統(tǒng)。