CDDS技术的原理及应用

《现代电子技术》2003年第18期总第161期消费电子CDDS技术的原理及应用陈梅,古康国营黄河机器制造厂雷达设计研究所陕西西安710043)摘要:综述了直接数字频率合成(DDS)技术的基本原理及特点,并在此基础上以AD9852为例着重介绍了使用线性调频技术(CDDS)产生不同斜率的线性调频信号的原理及电路。关键词:直接数字频率合成器;线性调频;调频斜率;相位累加中图分类号:TN911文献标识码:B文章编号:1004-373X(2003)18-073Theory and Application of CDDs TechnologyCHEN Mei, GU Kang(Institute of Radar Design, The State Run Huanghe Machine Building Factory, Xi'an, 710043, ChinaAbstract This article describes the knowledge and feature of Direct Digital Synthesizer (DDS). The theory and circuit of thechirp signal generator with different ramp rate using CDDS technical based on an example of AD9852 is introducedKeywords: direct digital synthesizer (DDS); chirp; ramp rate: phase accumulate直接数字频率合成(DDS是近年来迅速发展起来以用相位频率△q/Mt表示。而相位累加器等效于一个的一种新的频率合成法,是将先进的数字处理理论与相位圆方法引入信号合成领域的一项新技术。他是从相位的△=2π/M概念出发进行频率合成的,采用了全数字结构,具有其中:M为相位取样点精确的频率分辨率、快速的频率转换时间以及可灵活△t=1/f产生多种信号等优点,已逐渐取代了模拟电路。随着所以输出频率科学技术的不断发展,能直接产生线性调频的DDS(即CDDS)也不断出现,其中美国AD公司的AD9852便是其中的一种,他具有时钟频率高,变频速度快,频根据奈奎斯特取样定理,f。最大为∫,/2。改变f率分辨率高,配备相应的控制电路,能够方便灵活地和M即可改变相位累加器的相位输出值(即一个周期产生各种线性调频信号。的正弦波信号的离散相位序列)然后利用其寻址,直接査找正弦函数值得到相应的幅度数据,该幅度数据1 CDDS的基本原理及特点通过D/A转换得到连续的阶梯波,经过低通滤波滤除DDS是从相位的概念出发,根据奈奎斯特取样定其中的高频分量,最后得到所需的输出信号理来产生连续信号的,其基本原理如图1所示,主要由CDDS是在DDS的基础上增加了频率累加器,在参考源、相位累加器、正弦波函数功能表(ROM,波频率累加器的作用下产生线性增加的瞬时频率,经过形存储器)、D/A转换器及低通滤波器组成。相位累加器输岀线性调频信号的二次瞬时相位,再以收加“③+世从而评码位巴不同的件其实现结构移位输出参考源Fd略有中国煤化工D9852是一款性价比很CNMH图1直接数字频率合成器的基本原好的,共烂世图如图2所示对于输出一个连续的正弦波信号,其角频率ω可其中48b频率控制字FTW1用来定义线性调频的起始频率;收稿日期芳数擔8b频率增量控制字用来定义在Δ內累加的△∫陈梅等:CDDS技术的原理及应用值,其MSB的高低决定了Δf的正负,即线性调频斜率经过频率累加器输岀的是严格线性增长的瞬时频的正负;率,其产生公式如下:20 b ramp rate用来定义步进时钟△t,△t=△tf(t)=kt+ f(o)M(△,为系统时钟);f(r)d48位频率增量控制字[k+f(0)]dz正弦波「2位频率票加器相位累如器创存储器LDA0.5T≤t≤0.5T由于相位的截断,量化会引入一定的误差,但其CLR ACCI48位频率控制字 CLR ACC2线性度仍完全满足实际要求保护20位速率控制系统时钟(3)产生信号灵活图2AD9852产生线性调频信号的原理框图通过配备一定的硬件电路,利用软件编程可灵活所有控制字均为二进制码数值与系统时钟有关;地控制信号的中心频率、带宽、调频斜率,得到雷达CLR ACC1可以使频率累加器在一定的1O不同工作方式下所需的不同参数的信号UPDATE CLOCK下使频率回到起始频率,F1w1;2不同调频斜率下的线性调频信号的产生CLR ACC2可使相位累加器清零,使得DDS输出为0Hz在我们研制的雷达产品中,根据工作体制的要求利用 CLR ACCI和 CLR ACC2的功能便能得到2需要产生一个不同时宽下不同频宽的线性调频信号,种线性调频的工作方式,如图3和图4所示。技术指标要求如下:接收定时器发送的线性调频同步脉冲,根据控制命令生成频宽分别为5MHz和2.5MHz的线性调频信号,其中同步脉冲为13s时频宽为5MHz,26s时为频宽为2.5MHz,其中心频率方式00011(线性训频)均为30MHz,其原理框图如图5所示」FI△FI数据线AVR单片机AD9852状态控制中个中地址线时钟芯片选择IO Update地址译码冲图3利用清ACC1标志实现线性调频脉冲后沿检测OUPDATE献冲后~逻辑综合图5不同斜率线性调频信号的产生输入的脉冲是一个时宽变化的脉冲,状态控制字表明了此时时宽的状态,以便确定单片机应输入的起方式_00默认01线性调频别FTWI火P2始频率∫。、频率步进Δf、步进时间△△F2T/M其中:T为脉冲宽度。CLR ACC2△f=(终止,起图4利用清ACC2标志实现线性调频由图3和图4可见CDDS产生线性调频信号时,与斜率K=4f其他方式相比,具有如下几个特点中国煤化工脉冲取其前沿和后沿CNMHG(1)产生方式简单明了与状息m平饥出的脉冲信号合并作为只要输入相应的控制字∫。,Δf,Δ即可以一定规D9852的I/ O UPDATE信号,同时脉冲的前后沿决律重复产生线性调频信号定了ACC2位的高低,从而使得AD9852具有在前沿开(2)调频线掂度好始线性调频,而在后沿终止线性调频的功能,其软件《现代电子技术》2003年第18期总第161期消费电子流程图如图6所示。实验结果表明此电路的设计完全满足总站的要3结语求,频率转换方便快速,并且选择合适的滤波器可以本文介绍了使用CDDS技术产生不同斜率的线性使其杂散做到大于60dBc调频信号的原理及电路。该电路通过软件调整便可以主程序产生其他各种类型的信号,甚至可以作为任意波形发单片机初始化脉冲前沿中生器使用,CDDS技术的广泛应用为频综系统的技术发展提供了一条新的思路检测脉宽标志启动调频设置参考文献根据脉宽标志配置DDS频率设置返回[1 Analog Devices Inc. CMOS 300 MHz CompleteDDS Synthesizer AD9852 Data Sheet, 1999开中断脉冲后沿中斷[2][美]威廉依根F.锁相频率合成[M].张其检测脉冲标志善,抑重堪,梁钊,译.北京:人民邮电出版社,停止调频设置1984脉宽标志变化?3]魏福立.直接数字合成技术与应用[冂].电子返回技术应用,199根据脉宽标志配置4]张颖光,祝明波,常文革.基于CDDS技术的宽DDS频率设置带雷达信号的产生[J],雷达与对抗,1998,图6不同斜率的线性调频信号软件流程作者简介陈梅女,1970年出生,学士,高级工程师,1992年7月毕业于西安电子科技大学电磁场工程系,现任国营黄河机器制造厂雷达设计研究所雷达频综系统主管设计师,主要从事DDS、频率综合器等方面的硏究和技术开发工作古康男,1969年出生,硕土,高级工程师,1993年7月毕业于西安交通大学研究生院,现任国营黄河机器制造厂雷达设计研究所雷达计算机系统主任设计师,主要从事分布式计算机系统体系构造、大规模可编程逻辑电路以及数模混合系统等方面的研究和技术开发工作(上接第59页)参考文献在可控硅导通的瞬间使电网电压畸变,功率因数下降1]杨庆芬,等.温控装置中的锁相过零控制[J]对电网的其他用电设备产生不良影响。而过零触发电电力电子技术,1994,(3):24-29路无偶次谐波,奇次谐波也很小,只是存在一定程度[2]李刚. Labview-易学易用的计算机图形化编程的低频干扰。并且,随着η的增大,低频分量也大幅減语言[M].北京:北京航空航天大学出版社,少。这对于我们的电镦过程中的电阻性负载,很容易2001获得良好的正弦波。过零触发方式已在某汽车配件厂3]郑莹娜.基于NI- Labview开发平台的虚拟仪器气门生产中,得到了很好的验证由子杜士应用,1998,(12):6-9中国煤化CNMHG作者简介陈海滨男.1965年出生,工程师。主要从事测控自动化的瑞利女,1966年出生,实验师,在读硕士。主要研究方向为传感技术与智能控制。