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基于AD9959的多体制雷达信号源的设计

现代电子技术 王海滨 申连洋?? 2011年01月04日 ?? 收藏0

?  系统通过FPGA对AD9959进行操作,主要分为两个阶段,第一个阶段为指令周期,在这个阶段把指令写入到AD9959中,在SCLK的每个上升沿写入一个比特,并且这个指令字节规定了将要进行的传输到底是读操作还是写操作,同时包含了寄存器地址;第二个阶段为数据传送周期,主要传送波形参数的控制字。

  图中完成的时序逻辑控制主要由FPGA来实现,具体的信号参数是通过上位机通过串口发送给FPGA,因此FPGA还完成了串口收发功能,通过串口,系统主控制器(FPGA)不仅可以完成对上位机命令参数的接收,将信号各项参数写入到AD9959中,同时还可以将AD9959内部状态信息读出并且通过串口上传到计算机。

  3 系统软件设计

  3.1 FPGA程序设计

  在本文所设计的雷达信号源中,采用了XINUNXSpartan-3系列FPGA,型号为XC23S1000,他具有106个逻辑门,Distributed RAM共120 kb,Block RAM共432 kb,还具有4个DCM单元,最大可用I/O391个。由于系统采用FPGA作为核心控制器件,因此具有很好的扩展性,当对系统的参数发生改变时,只需要对FPGA内部程序加以修改即可。而不用进行硬件的改动,正因为FP-GA具有这样的优势,因此使本系统具有很好的灵活性。

  通过对FPGA编程,主要完成了对AD9959控制功能和串口收发功能。AD9959内部集成了4个DDS内核,每个DDS内核都集成了32-b的相位累加器和相位一幅度转换器。每路DDS输出的信号频率可以通过下式来计算:

输出的信号频率

  其中,fs表示系统采样时钟,FTW表示频率控制字,fo表示DDS输出信号频率。由于在雷达信号源中,线性调频信号是常用的信号形式,因此这里主要以线形调频信号作参考。FPGA可以向AD9959发送控制字,从而可以控制输出信号的起始频率、调频斜率系数、截止频率等。FPGA控制AD9959 写入指令的时序逻辑图如图2所示。

时序逻辑图

  FPGA在系统中不仅完成了控制AD9959的功能,同时还完成符合RS232协议的串口数据的传送功能,UART功能都采用Verilog HDL语言描述,这样使系统更加紧凑、小巧。

  3.2 PC机程序设计

  PC机软件主要完成用户参数的输入并且将数据通过RS232串口发送到FPGA,程序采用C编写,界面上可以输入生成雷达信号的各种参数,比如信号频率、起始频率、截止频率、调频斜率,由于AD9959可以生成FSK,PSK,ASK多种体制信号,用户还可通过下拉列表选择信号样式。系统控制软件界百如图3所示。

系统控制软件界

  软件中利Visual Studio.NET中提供的串行通信控件Activex来实现串行数据通信功能,软件的程序流程如图4所示。

  4 结 语

  系统采用FPGA作为核心控制器,不仅完成了对AD9959的控制功能,同时还完成了串行数据传输功能,使电路设计更加简洁并具有很好的扩展性,在系统升级过程中,不必改动硬件设计,只需要将FPGA内部程序进行修改即可完成新的功能。

  本文所设计的雷达信号源已经在实际工作中得到很好的应用,系统可以同时输出4路相参的信号,频率范围为10~150 MHz,每路输出可以单独控制也可以整体控制,用户可以通过PC机对系统输出的信号参数、样式进行没定,从而可以很方便地输出相应的雷达信号。系统具有很强的实用性、灵活性和可扩展性,在实际工作中取得了很好的效果,具有良好的应用前景。


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AD9959? 雷达信号源? 脉冲输出?

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