基于QDUC的雷達上變頻電路的設(shè)計

1、基于qduc的雷達上變頻電路的設(shè)計在雷達設(shè)計中，上變頻的作用是將晶體產(chǎn)生的雷達信號混頻成信號，經(jīng)信號放大，達到放射機所需的功率，經(jīng)濾波后將信號送至放射機，通過雷達天線放射。普通雷達的上變頻電路采納混頻方式設(shè)計，由、耦合器、隔離器等元器件組成，設(shè)計存在電路復(fù)雜、穩(wěn)定度不高、調(diào)試困難等缺點。因此，挑選qduc器件ad9957為核心設(shè)計雷達上變頻器，取代傳統(tǒng)的上變頻電路。2 器件介紹21 ad9957ad9957是一款1 gss速度正交數(shù)字上變頻器(oduc)，它有18路iq數(shù)據(jù)通道和14位da轉(zhuǎn)換器，具有頻率轉(zhuǎn)換時光短、頻率辨別率高、頻率穩(wěn)定度高、輸出信號頻率和相位可迅速程控切換、器件體積小、功耗

2、低等優(yōu)點，因此可以很簡單地對信號舉行上變頻操作。該器件還擁有250 mhz的io數(shù)據(jù)吞吐量速率，相位噪聲小于125 dbchz，sfdr(無雜散動態(tài)范圍)大于80 db，具有增加數(shù)據(jù)吞吐量的串行io端口(spi)，內(nèi)置多器件同步功能，可采納軟件硬件控制以降低功耗，支持測試向量和幅度斜坡式控制功能，18 v供電，超低功耗。ad9957支持高達400 mhz輸出的qduc，內(nèi)部集成有高速dds、14 bit da轉(zhuǎn)換器、時鐘倍頻電路和數(shù)字濾波器。通過一個公用系統(tǒng)時鐘在器件內(nèi)部同步自立的通道，ad9957可對因為模擬處理(例如濾波、放大)或布線失配而產(chǎn)生的外部信號通道的不均衡舉行有效的校正。ad99

3、57的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1所示。它由并行數(shù)據(jù)時序和控制規(guī)律、程序寄存器、反向正弦濾波器、內(nèi)插級聯(lián)積分梳狀濾波器、內(nèi)部時鐘控制規(guī)律ad轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)寄存器和spi串行通信接口控制器等組成。圖中cs為器件的片選信號輸入端，低電平有效。sdio為雙向引腳，和sdo引腳一起用于串行操作的數(shù)據(jù)輸入和輸出。sclk為io串行操作時鐘輸入端，在該端的升高沿寫入數(shù)據(jù)，下降沿讀出數(shù)據(jù)。iout為輸出引腳，有一個互補輸出端，用法時需接至數(shù)字地。22 stc12c5410挑選stc12c5410，它是新一代增加型、低功耗，具有2 kb非易失。e2prom和spi接口，十分便利與ad9957接口實現(xiàn)對信號的控制。同時因為stc1

4、2c5410具有先進的risc精簡命令集結(jié)構(gòu)、硬件、4路、8路高速ad轉(zhuǎn)換、超強抗干擾、寬和低功耗等特點，在此作為控制器件用法。3 工作過程和spi接口通信31 qduc工作原理ad9957有多種工作模式，在此選用數(shù)字上變頻工作模式。18位i路數(shù)據(jù)和18位q路數(shù)據(jù)并行輸入，輸入過程以交錯存取的方式舉行，即一組18位的i路數(shù)據(jù)后面緊跟著一組18位的o路數(shù)據(jù)，后面再緊跟著一組18位的i路數(shù)據(jù)，以此類推。對i、q兩路信號同時舉行內(nèi)部采樣，每個采樣數(shù)據(jù)以并行方式傳揚。i、q數(shù)據(jù)通道激活后，并行數(shù)據(jù)時鐘保證i、q數(shù)據(jù)同步傳送。引腳profile和io_update同步并行數(shù)據(jù)時鐘。數(shù)字頻率合成器核心提供

5、一個積分振蕩器。產(chǎn)生一個求積分的調(diào)制數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流通過反向正弦濾波器發(fā)送。經(jīng)14位da轉(zhuǎn)換器，由此產(chǎn)生求積分的調(diào)制模擬輸出信號。32 spi接口通信ad9957具有spi串行通信接口，極易實現(xiàn)與單片機的通信。spi通信是通過sdio、sdo、cs和sclk等引腳實現(xiàn)的。為能正確傳送數(shù)據(jù)到ad9957的數(shù)據(jù)寄存器，需嚴格遵循通信指令格式準時序要求。表1為讀取寄存器指令格式。指令序列由8位二進制數(shù)組成，第1位為讀寫控制位，為“1”則讀取寄存器數(shù)據(jù)，為“0”則向寄存器中寫入數(shù)據(jù)；中間兩位為無關(guān)位：最后5位為寄存器挑選位，dod4分離對應(yīng)寄存器a0a4。圖2解釋向ad9957寫命令或數(shù)據(jù)的操作時序。a

6、d9957與單片機的通訊周期分為2個階段，第1階段為命令周期，當(dāng)sclk為升高沿時，將8位數(shù)據(jù)依次寫入ad9957中；第2階段為數(shù)據(jù)傳送周期，此時傳送波形參數(shù)的控制字。其中cs為低電平的時光必需為16個時鐘的整數(shù)倍，否則將中止指令。stc12c5410單片機為了與ad9957的spi通信相對應(yīng)，單片機挑選主模式作為主機工作，ad9957作為從機工作。根據(jù)ad9957的時序圖要求，stc12c5410配置如下：控制位cpha=1，前時鐘沿驅(qū)動，后時鐘沿采樣，cpol0.slk空閑時為低電平，前時鐘沿為升高沿，后時鐘沿為下降沿。spi時鐘速率挑選為cpuclk16。4 硬件電路設(shè)計ad9957實現(xiàn)

7、的雷達上變頻電路的原理3所示。該電路由qduc器件ad9957、晶體振蕩器、放大濾波電路、鍵盤、分壓電阻和單片機stc12c5410等組成。首先通過鍵盤向單片機發(fā)送命令參數(shù)，設(shè)置輸出信號參數(shù)。單片機通過spi接口與ad9957銜接，單片機設(shè)為主工作模式，完成對ad9957內(nèi)參數(shù)的寫操作。為提高spi通信的牢靠性，在時鐘sclk、sdio、sdo各線上可加100 pf的對地以濾除干擾毛刺。因為ad9957的iout輸出端采納輸出方式，所以在輸出端需接對地電阻，將電流信號變?yōu)殡妷盒盘?。iout端輸出范圍為86316 ma，典型輸出為20 ma，在此挑選阻值為50 的電阻接地，則經(jīng)電流電壓轉(zhuǎn)化后，其輸出電壓約為1 v。在輸出電路的后級，設(shè)計濾波放大電路，以使電路達到設(shè)計的輸出要求，當(dāng)頻率發(fā)生變幻時，濾波電路的頻幅特性使其輸出電壓有效值也會發(fā)生一定變幻，要求在后級放大電路中加入動態(tài)調(diào)整放大電路，以使輸出信號幅度達到要求。5 軟件設(shè)計ad9957的軟件設(shè)計主要完成spi數(shù)據(jù)讀取及處理工作，采納匯編語言編寫，程序流程4所示。首先將頻率寫入ad9957中，再將不同的相位寫入其中，使ad9957產(chǎn)生頻率相同、相位不同的iq信號，在寫入過程中，將“reset”置“1”，使ad9957不輸出信號；當(dāng)控制字所有寫入后，調(diào)節(jié)后級放大器的倍數(shù)。同時將“res