多模式雷達信號源設計與實現

林琳

摘 要： 基于DDS理論， 設計并實現了多模式雷達信號源。可以靈活產生LFM、NLFM、單頻、相位編碼等多種脈沖信號波形，能有效驗證脈沖壓縮與信號處理單元的工作性能。測試結果滿足系統要求。

關鍵詞： DDS； FPGA； 線性調頻； NAND FLASH； 雷達信號

中圖分類號： TN958.3?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）17?0051?04

Abstract： Based on DDS， a multi?mode radar signal generator was designed and implemented， which can produce several pulse signal waveforms like LFM， NLFM， single frequency and phase coding， and effectively verify the working performance of the pulse compression and signal processing unit. The testing results satisfied the system requirements.

Keywords： DDS； FPGA ； LFM； NAND FLASH； radar signal

0 引 言

雷達信號源一般要求實現如下功能：

（1） 能根據要求產生不同類型波形的射頻信號，滿足信號的指標要求。一般常見的信號類型包括線性調頻信號以及非線性調頻信號等[1]。

（2） 能夠模擬雷達終端，即模擬雷達回波，通過信號延時使信號滿足距離波門的要求。

（3） 可擴展性，即與外部進行交互，保證信號源與整個雷達信號處理系統是同步的。通過RS 422查分接口接收從定時板發送過來的差分指示信號，觸發生成相應的波形信號，同時根據脈沖選擇信號完成模式轉換，生成不同種類的回波信號。

1 系統方案概述

DDS頻率合成技術目前已經廣泛應用于導航、通信、雷達等眾多領域。DDS在正交輸出、頻率轉換時間、相位連續性、相對帶寬以及高分辨力等方面都遠遠超過了傳統頻率合成技術，可以為系統提供優于模擬信號源的性能，因此本系統采用了DDS技術來實現雷達信號源的設計[2]。系統框圖如圖1所示。系統由信號產生板卡、上位機控制軟件兩部分構成。

信號產生板卡主要由高速控制模塊、DDS信號產生模塊以及高速存儲模塊構成。控制模塊的核心為FPGA，完成對整個電路數字部分的時序控制，包括對DDS芯片AD9854的時序控制以及對存儲FLASH的讀寫控制[3]；并通過RS 422與上位機軟件進行通信，進行指令解析和波形數據導入；通過觸發控制總線和整個雷達系統保持同步和相參。

5 結 語

本文對多模雷達信號源的設計與實現做了深入研究，利用DDS芯片和FPGA實現了多模式雷達信號源。通過系統結構改進和硬件設計優化，提升了系統的性能和信號質量，并給出了系統實際測試的結果，為雷達信號源設計提供了參考。

參考文獻

[1] 王建新，張先萌.直接數字頻率合成中相位截斷誤差分析[J].電子測量與儀器學報，1995，9（1）：1?6.

[2] 高澤溪.直接數字頻率合成器（DDS）及其性能分析[J].北京航空航天大學學報，1998，24（5）：615?618.

[3] NICHOLAS H T， SAMUELI H. An analysis of the output spectrum of direct digital frequency synthesizer in the presence of phase accumulator truncation [C]// Proceeding of 41st Annual Frequency Control Symposium. [S.l.]： [s.n.]， 1987： 495?502.

[4] 何海興.多模式雷達中正交檢波和脈沖壓縮的研究與實現[D].西安：西安電子科技大學，2008.

[5] 尹彩玲.脈沖壓縮算法研究與仿真[D].西安：西安電子科技大學，2008.

[6] LARSON D C. High speed direct digital synthesis techniques and applications [C]// Technical Digest of 1998 20th Annual Gallium Arsenide Integrated Circuit （GaAs IC） Symposium. Atlanta， GA， USA： IEEE， 1998： 209?212.

[7] 姒強.一種基于中頻采樣的雷達數字波形產生方法研究[D].成都：電子科技大學，2004.

[8] 蘇楊.大時寬帶寬積信號的波形選擇研究[J].武漢理工大學學報，2004，26（3）：15?17.

[9] 陳仁元，洪一.用于雷達波形設計的NLFM脈沖波形優化設計方法[J].現代電子，2001（1）：31?37.

[10] 常文革，祝明波，梁甸農.寬帶線性調頻信號產生技術研究[J].信號處理，2002，18（2）：113?117.

[11] 蔡英杰，向敬成.寬帶LFM/NLFM信號及其產生[J].系統工程與電子技術，1999，21（1）：36?44.

摘 要： 基于DDS理論， 設計并實現了多模式雷達信號源。可以靈活產生LFM、NLFM、單頻、相位編碼等多種脈沖信號波形，能有效驗證脈沖壓縮與信號處理單元的工作性能。測試結果滿足系統要求。

關鍵詞： DDS； FPGA； 線性調頻； NAND FLASH； 雷達信號

中圖分類號： TN958.3?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）17?0051?04

Abstract： Based on DDS， a multi?mode radar signal generator was designed and implemented， which can produce several pulse signal waveforms like LFM， NLFM， single frequency and phase coding， and effectively verify the working performance of the pulse compression and signal processing unit. The testing results satisfied the system requirements.

Keywords： DDS； FPGA ； LFM； NAND FLASH； radar signal

0 引 言

雷達信號源一般要求實現如下功能：

（1） 能根據要求產生不同類型波形的射頻信號，滿足信號的指標要求。一般常見的信號類型包括線性調頻信號以及非線性調頻信號等[1]。

（2） 能夠模擬雷達終端，即模擬雷達回波，通過信號延時使信號滿足距離波門的要求。

（3） 可擴展性，即與外部進行交互，保證信號源與整個雷達信號處理系統是同步的。通過RS 422查分接口接收從定時板發送過來的差分指示信號，觸發生成相應的波形信號，同時根據脈沖選擇信號完成模式轉換，生成不同種類的回波信號。

1 系統方案概述

DDS頻率合成技術目前已經廣泛應用于導航、通信、雷達等眾多領域。DDS在正交輸出、頻率轉換時間、相位連續性、相對帶寬以及高分辨力等方面都遠遠超過了傳統頻率合成技術，可以為系統提供優于模擬信號源的性能，因此本系統采用了DDS技術來實現雷達信號源的設計[2]。系統框圖如圖1所示。系統由信號產生板卡、上位機控制軟件兩部分構成。

信號產生板卡主要由高速控制模塊、DDS信號產生模塊以及高速存儲模塊構成。控制模塊的核心為FPGA，完成對整個電路數字部分的時序控制，包括對DDS芯片AD9854的時序控制以及對存儲FLASH的讀寫控制[3]；并通過RS 422與上位機軟件進行通信，進行指令解析和波形數據導入；通過觸發控制總線和整個雷達系統保持同步和相參。

5 結 語

本文對多模雷達信號源的設計與實現做了深入研究，利用DDS芯片和FPGA實現了多模式雷達信號源。通過系統結構改進和硬件設計優化，提升了系統的性能和信號質量，并給出了系統實際測試的結果，為雷達信號源設計提供了參考。

參考文獻

[1] 王建新，張先萌.直接數字頻率合成中相位截斷誤差分析[J].電子測量與儀器學報，1995，9（1）：1?6.

[2] 高澤溪.直接數字頻率合成器（DDS）及其性能分析[J].北京航空航天大學學報，1998，24（5）：615?618.

[3] NICHOLAS H T， SAMUELI H. An analysis of the output spectrum of direct digital frequency synthesizer in the presence of phase accumulator truncation [C]// Proceeding of 41st Annual Frequency Control Symposium. [S.l.]： [s.n.]， 1987： 495?502.

[4] 何海興.多模式雷達中正交檢波和脈沖壓縮的研究與實現[D].西安：西安電子科技大學，2008.

[5] 尹彩玲.脈沖壓縮算法研究與仿真[D].西安：西安電子科技大學，2008.

[6] LARSON D C. High speed direct digital synthesis techniques and applications [C]// Technical Digest of 1998 20th Annual Gallium Arsenide Integrated Circuit （GaAs IC） Symposium. Atlanta， GA， USA： IEEE， 1998： 209?212.

[7] 姒強.一種基于中頻采樣的雷達數字波形產生方法研究[D].成都：電子科技大學，2004.

[8] 蘇楊.大時寬帶寬積信號的波形選擇研究[J].武漢理工大學學報，2004，26（3）：15?17.

[9] 陳仁元，洪一.用于雷達波形設計的NLFM脈沖波形優化設計方法[J].現代電子，2001（1）：31?37.

[10] 常文革，祝明波，梁甸農.寬帶線性調頻信號產生技術研究[J].信號處理，2002，18（2）：113?117.

[11] 蔡英杰，向敬成.寬帶LFM/NLFM信號及其產生[J].系統工程與電子技術，1999，21（1）：36?44.

摘 要： 基于DDS理論， 設計并實現了多模式雷達信號源。可以靈活產生LFM、NLFM、單頻、相位編碼等多種脈沖信號波形，能有效驗證脈沖壓縮與信號處理單元的工作性能。測試結果滿足系統要求。

關鍵詞： DDS； FPGA； 線性調頻； NAND FLASH； 雷達信號

中圖分類號： TN958.3?34 文獻標識碼： A 文章編號： 1004?373X（2014）17?0051?04

Abstract： Based on DDS， a multi?mode radar signal generator was designed and implemented， which can produce several pulse signal waveforms like LFM， NLFM， single frequency and phase coding， and effectively verify the working performance of the pulse compression and signal processing unit. The testing results satisfied the system requirements.

Keywords： DDS； FPGA ； LFM； NAND FLASH； radar signal

0 引 言

雷達信號源一般要求實現如下功能：

（1） 能根據要求產生不同類型波形的射頻信號，滿足信號的指標要求。一般常見的信號類型包括線性調頻信號以及非線性調頻信號等[1]。

（2） 能夠模擬雷達終端，即模擬雷達回波，通過信號延時使信號滿足距離波門的要求。

（3） 可擴展性，即與外部進行交互，保證信號源與整個雷達信號處理系統是同步的。通過RS 422查分接口接收從定時板發送過來的差分指示信號，觸發生成相應的波形信號，同時根據脈沖選擇信號完成模式轉換，生成不同種類的回波信號。

1 系統方案概述

DDS頻率合成技術目前已經廣泛應用于導航、通信、雷達等眾多領域。DDS在正交輸出、頻率轉換時間、相位連續性、相對帶寬以及高分辨力等方面都遠遠超過了傳統頻率合成技術，可以為系統提供優于模擬信號源的性能，因此本系統采用了DDS技術來實現雷達信號源的設計[2]。系統框圖如圖1所示。系統由信號產生板卡、上位機控制軟件兩部分構成。

信號產生板卡主要由高速控制模塊、DDS信號產生模塊以及高速存儲模塊構成。控制模塊的核心為FPGA，完成對整個電路數字部分的時序控制，包括對DDS芯片AD9854的時序控制以及對存儲FLASH的讀寫控制[3]；并通過RS 422與上位機軟件進行通信，進行指令解析和波形數據導入；通過觸發控制總線和整個雷達系統保持同步和相參。

5 結 語

本文對多模雷達信號源的設計與實現做了深入研究，利用DDS芯片和FPGA實現了多模式雷達信號源。通過系統結構改進和硬件設計優化，提升了系統的性能和信號質量，并給出了系統實際測試的結果，為雷達信號源設計提供了參考。

參考文獻

[1] 王建新，張先萌.直接數字頻率合成中相位截斷誤差分析[J].電子測量與儀器學報，1995，9（1）：1?6.

[2] 高澤溪.直接數字頻率合成器（DDS）及其性能分析[J].北京航空航天大學學報，1998，24（5）：615?618.

[3] NICHOLAS H T， SAMUELI H. An analysis of the output spectrum of direct digital frequency synthesizer in the presence of phase accumulator truncation [C]// Proceeding of 41st Annual Frequency Control Symposium. [S.l.]： [s.n.]， 1987： 495?502.

[4] 何海興.多模式雷達中正交檢波和脈沖壓縮的研究與實現[D].西安：西安電子科技大學，2008.

[5] 尹彩玲.脈沖壓縮算法研究與仿真[D].西安：西安電子科技大學，2008.

[6] LARSON D C. High speed direct digital synthesis techniques and applications [C]// Technical Digest of 1998 20th Annual Gallium Arsenide Integrated Circuit （GaAs IC） Symposium. Atlanta， GA， USA： IEEE， 1998： 209?212.

[7] 姒強.一種基于中頻采樣的雷達數字波形產生方法研究[D].成都：電子科技大學，2004.

[8] 蘇楊.大時寬帶寬積信號的波形選擇研究[J].武漢理工大學學報，2004，26（3）：15?17.

[9] 陳仁元，洪一.用于雷達波形設計的NLFM脈沖波形優化設計方法[J].現代電子，2001（1）：31?37.

[10] 常文革，祝明波，梁甸農.寬帶線性調頻信號產生技術研究[J].信號處理，2002，18（2）：113?117.

[11] 蔡英杰，向敬成.寬帶LFM/NLFM信號及其產生[J].系統工程與電子技術，1999，21（1）：36?44.