基于AD9858的線性調(diào)頻源設(shè)計(jì)
１ 引言
隨著雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展,線性調(diào)頻信號已經(jīng)廣泛應(yīng)用于高分辨率雷達(dá)領(lǐng)域。過去獲得線性調(diào)頻信號主要借助模擬方法,其中包括ＶＣＯ方法和聲表面波方法。這兩種脈沖電壓信號的產(chǎn)生方法因其一些固有的缺陷（如對環(huán)境溫度比較敏感、信號波形比較單一、信號產(chǎn)生的重復(fù)性差、線性度及信號間的相關(guān)性不理想等）而制約了雷達(dá)整機(jī)性能的提高。目前,ＶＣＯ方法和聲表面波方法已漸漸被數(shù)字方法所取代。直接數(shù)字頻率合成方法具有傳統(tǒng)方法所不具備的許多突出優(yōu)點(diǎn),如頻率分辨率和切換速度高,頻率切換時(shí)相位可保持連續(xù),超寬的頻率范圍,能實(shí)現(xiàn)各種調(diào)制波和任意波形的產(chǎn)生以及易于實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化設(shè)計(jì)等。然而,其全數(shù)字化的工作原理也給它帶來了兩個(gè)缺點(diǎn),一是輸出雜散較大,二是輸出帶寬將受到限制。但是,這一缺陷隨著新工藝和新算法的出現(xiàn)正在逐漸得到改善。
ＡＤ９８５８是ＡＤ公司于２００３年推出的一款高性能ＤＤＳ芯片,其工作頻率高達(dá)１ＧＨｚ,雜散性能指標(biāo)更高于以前的產(chǎn)品。ＡＤ９８５８憑借優(yōu)良的性能可廣泛應(yīng)用于甚高頻／超高頻本振合成器、雷達(dá)、蜂窩基站跳頻合成器等許多領(lǐng)域。
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ＡＤ９８５８的工作頻率最高可達(dá)１ＧＨｚ,由于該芯片在時(shí)鐘輸入端提供有二分頻器,因而其外部時(shí)鐘最高可達(dá)２ＧＨｚ。ＡＤ９８５８內(nèi)部集成有１０位數(shù)模轉(zhuǎn)換器,其頻率分辨率（即頻率累加器位數(shù)）為３２位,可輸出高達(dá)４００ＭＨｚ的信號。而其內(nèi)部集成的可編程快鎖充電泵（ｃｈａｒｇｅ ｐｕｍｐ）和鑒頻器（ｐｈａｓｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）使其非常適合于高速ＤＤＳ和鎖相環(huán)結(jié)合應(yīng)用的場合;同時(shí),它還提供有模擬混頻器,可適用ＤＤＳ、ＰＬＬ和混頻器相結(jié)合的應(yīng)用場合。此外,ＡＤ９８５８的雜散抑制性能和諧波抑制性能也非常突出,當(dāng)輸出４０ＭＨｚ信號時(shí),±１ＭＨｚ帶寬內(nèi)的數(shù)模轉(zhuǎn)換ＳＦＤＲ為－８７ｄＢｃ,輸出１８０ＭＨｚ信號時(shí),±１ＭＨｚ帶寬內(nèi)的數(shù)模轉(zhuǎn)換ＳＦＤＲ為－８４ｄＢｃ。 ＡＤ９８５８作為一個(gè)可編程ＤＤＳ器件,其配置相對比較簡單,頻率調(diào)節(jié)字和控制字可以以并行方式或串行方式寫入。將數(shù)據(jù)寫入控制與工作有關(guān)的寄存器中就可以配置ＡＤ９８５８了。當(dāng)ＡＤ９８５８工作于點(diǎn)頻模式時(shí),有四個(gè)用戶定義的頻率可以通過一對外部引腳來選擇,這四個(gè)頻率允許用戶寫入四個(gè)不同的頻率調(diào)節(jié)字和相位偏移字,從而獲得不同的頻率和相位偏移。ＡＤ９８５８還可以配置為掃頻模式。為了節(jié)省功耗,可以通過編程使其進(jìn)入全休眠狀態(tài)。
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３．１ 掃頻工作模式的配置
ＡＤ９８５８有兩種工作模式,單一點(diǎn)頻模式和掃頻模式。單一點(diǎn)頻模式的配置比較簡單,只需將控制寄存器（ＣＦＲ）（注：與掃頻模式的配置類似,不同點(diǎn)在于將掃頻使能位置０）和頻率調(diào)節(jié)字（ＦＴＷ）配置完畢,即可打開該功能。下面介紹掃頻工作模式的配置方法。掃頻模式需要配置的寄存器有控制寄存器（ＣＦＲ）、頻率調(diào)節(jié)字（ＦＴＷ）、步進(jìn)頻率調(diào)節(jié)字（ＤＦＴＷ）、步進(jìn)頻率斜率控制字（ＤＦＲＲＷ）和相位偏移字（ＰＯＷ）,其中,控制寄存器有４個(gè)字節(jié),地址分別為０ｘ００、０ｘ０１、０ｘ０２和０ｘ０３。由于該設(shè)計(jì)未用到ＰＬＬ功能,故與ＰＬＬ有關(guān)的控制字均置為無效。０ｘ０１的Ｂｉｔ７為掃頻使能位,將其置１可打開掃頻功能。 對于線性調(diào)頻工作狀態(tài)的實(shí)現(xiàn),還有幾點(diǎn)需要說明。由于線性調(diào)頻信號是有時(shí)寬限制的,因此,ＡＤ９８５８具有輸出線性調(diào)頻信號的功能,但是不具有定時(shí)的功能,所以需要外部定時(shí)器來實(shí)現(xiàn)對時(shí)寬的控制。ＡＤ９８５８的線性調(diào)頻工作原理是：先指定頻率起始點(diǎn)和步進(jìn)頻率,并使頻率以系統(tǒng)時(shí)鐘的１／８或其整數(shù)倍進(jìn)行累加,但是在沒有指定上限的情況下,會一直掃到１／２參考時(shí)鐘頻率處（即奈奎斯特頻率）,故需做好對上限頻率的控制。利用定時(shí)器可以實(shí)現(xiàn)對上限頻率的精確控制。 ３．２ 頻率調(diào)節(jié)字的計(jì)算
