可编程模拟雷达信号源的设计

摘要：设计了一种可通过软件灵活控制的模拟雷达信号源，采用Silicon公司C8051F340微处理器芯片，控制直接数字频率合成芯片AD9858输出模拟雷达信号。文中说明了电路设计结构和软件设计方法，并对信号源的性能进行了可行性验证。
关键词：雷达信号；直接数字频率合成；AD9858；C8051F340

在数字波形产生技术中，由于直接数字频率合成(DDS)技术具有多种优点，已在军事和民用领域得到广泛应用，通过基于DDS的各种波形产生技术，再结合控制程序，就可实现任意信号波形的产生。

1 总体设计框图
由于DDS芯片AD9858的工作频率可达1 GHz，可输出450 MHz的信号，因此选择它来产生雷达信号。而要实现雷达信号的快速转换与脉冲的占空比控制，就需要采用速度较快的控制芯片，因单片机C8051F340最高运行速度可达到48 MHz，又采用流水线工作方式，执行一条指令只需20 ns，速度可以满足需求。DDS芯片要输出信号，必需要2倍于输出信号的参考信号，这里选用了美国国家半导体公司的LMX2531芯片，它集成了PLL、VCO和超低噪声和高精度的LDO，输入40MHz的震荡信号，通过单片机设置其内部的寄存器，便可输出稳定的1 GHz信号作为AD9858的参考信号。

2 信号源硬件电路设计
2．1 控制电路设计
本系统控制芯片采用Silicon公司的C805117340微控制器。它具有高速、流水线结构的8051兼容的微控制器内核(可达48 MI·s-1)，精确校准的12 MHz内部振荡器和4倍时钟乘法器，通用串行总线(USB)功能控制器，有8个灵活的端点管道，集成收发器和1 kB FIFO RAM，64 kB的片内Flash存储器，硬件实现的SMBus／I2C、增强型UART和增强型SPI串行接口4个通用的16位定时器，具有5个捕捉／比较模块和看门狗定时器功能的可编程计数器／定时器阵列(PCA)片内上电复位、VDD监视器和时钟丢失检测器多达40个端口I／O。采用它可以对AD9858芯片及LMX2531相应的设置。
具体的设计与引脚连接如图2所示。P0.0～P0.4分别接LMX2531的DATA，CLK，LE，CE。P1.2～P1.7接AD9858的控制引脚，P2.0～P3.5接DDS的8位数据线和6位地址线。