基于AD9914的信號產生系統設計

劉賓 廖海黔 鄭靜 王龍龍 石竹君

摘要： 本文基于直接數字頻率合成（DDS）技術，設計一種多信號產生系統。該系統能夠產生連續波、線性調頻信號、脈沖調制信號并基于MFC框架設計上位機控制軟件。測試結果表明，該系統結構簡單、配置靈活，對于信號源的設計與實現具有工程實踐意義。

關鍵詞：AD9914;FPGA;線性調頻;脈沖調制

中圖分類號：TN957.51? ? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：1007-9416（2018）10-0000-00

1 引言

信號發生器在現代雷達、通信和電子對抗領域中得到廣泛應用。就雷達而言，傳統的雷達信號產生技術已經無法滿足現代雷達的需求，隨著數字信號處理和集成電路的發展，基于FPGA+直接數字頻率合成技術（DDS）的信號源設計，能夠快速實現復雜數字系統的功能[1]。

本文基于ADI公司推出的一款帶有12位DAC的DDS芯片AD9914實現支持連續波、線性調頻信號、脈沖調制信號產生系統的設計。

2 系統設計

本系統由上位機控制軟件、FPGA控制單元、AD9914信號產生單元[2]、時鐘單元組成，硬件結構如圖1所示。根據實際需求，在上位機設置信號頻率、幅度、相位、調制類型等參數，通過RS232接口發送指令至FPGA，FPGA內部對接收到的數據按照通信協議進行解析，并完成對AD9914的參數配置，產生要求信號并輸出。系統能夠產生連續波、線性調頻信號、脈沖調制信號。

2.1 上位機控制軟件

上位機控制軟件基于VC中的MFC框架設計[3]，采用單文檔窗口設計，結構簡潔。該窗口主要包括串口設置、調制類型選擇及參數設置和AD9914工作模式選擇及參數設置。軟件功能設計流程如圖2所示。軟件啟動后，設置串口參數進行初始化，調制使能時，可選擇脈沖調制方式并設置調制信號的重頻、脈寬等參數，同時設置AD9914工作模式和參數產生載波信號;禁用調制功能時，只需選擇AD9914工作模式，系統支持5種工作模式：單頻模式、Profile調制模式、數字斜坡調制模式、并行數據端口調制模式以及可編程調制模式。數字斜坡調制模式下，系統產生指定參數的線性調頻信號，其他模式下產生連續正弦信號。

2.2 FPGA控制單元

本系統選用Altera公司的EP1C3T144I7N作為主控芯片，其主要邏輯功能為串口數據收發、調制信號產生、AD9914參數配置以及SPI控制器，具體結構如圖3所示。

FPGA通過串口接收PC端發送的控制指令后按照通信協議進行數據處理并校驗后發送至PC端。若數據符合協議要求且調制使能情況下，將數據分別傳輸至調制信號產生模塊和AD9914配置模塊，調制信號產生模塊產生調制信號控制AD9914的輸出幅度鍵控引腳（OSK），實現DDS信號輸出控制，AD9914配置模塊則將數據按照寄存器配置要求發送至SPI控制器，通過SPI總線實現AD9914工作模式選擇以及信號參數配置;在禁用調制功能情況下，僅需對AD9914工作模式以及信號參數進行配置，OSK保持高電平。

3 測試結果

系統測試平臺由信號源83712B、信號分析儀R&S FSWP組成，其中信號源為AD9914提供外部參考時鐘。信號產生系統可以產生3種信號如圖4所示。其中連續波頻率300MHz;線性調頻信號上限頻率700MHz、下限頻率200MHz、帶寬500MHz;脈沖調制信號載波頻率300MHz、重頻1kHz、脈寬20us。

4 結語

本文利用當前廣泛應用的DDS技術，設計了一種多信號產生系統，該系統可輸出高分辨率、捷變頻的信號，系統結構清晰、配置靈活、系統集成度高、測試方案簡單，而且只需修改硬件平臺部分電路參數及控制軟件，即可用于各種多載波通信系統。

參考文獻

[1]胡茂海，蔣鴻宇，嚴俊等.基于AD9910的多通道信號發生器[J].信息與電子工程，2012，2：77-81.

[2]趙臘，祁全，張俊.基于高速DDS芯片9914的信號產生方法[J].雷達與對抗，2015，12：29-32.

[3]孫鑫.VC++深入詳解[M].電子工業出版社，2012.

Design of a Signal Generation System Based On AD9914

LIU Bin， LIAO Hai-qian， ZHENG Jing， WANG Long-long， SHI Zhu-jun

（Guizhou Aerospace Research Institute of Metrology and Testing Technology， Guiyang Guizhou? 55009）

Abstract：Based on direct digital frequency synthesis （DDS） technology， a multi signal generation system is designed in this paper. The system can generate continuous wave， linear frequency modulation signal， pulse modulation signal and design PC control software based on MFC framework. The test results show that the system is simple in structure and flexible in configuration， which is of practical significance to the design and implementation of signal source.

Key words：AD9914;FPGA;linear frequency modulation;pulse modulation