基于FPGA和DDS的聲光調制器驅動電路的實現

游 峰, 陳 滔, 孔 偉, 劉 豪, 舒 嶸，胡以華,3

(1.中國科學院 上海技術物理研究所，上海 200083；2.中國科學院大學 電子電氣與通信工程學院，北京 100049；3.國防科技大學 脈沖功率激光技術國家重點實驗室，安徽 合肥 230037)

0 引言

聲光調制器(AOM)在冷原子控制[1]，測距激光雷達的線性調頻[2]，激光雷達探測大氣環境要素[3]等方面有著廣泛應用。常見的聲光調制器驅動電路采用固定頻率的振蕩器進行功率放大，或者采用壓控振蕩器(VCO)[4]通過鎖相環將頻率鎖定在較高的工作頻點，然后進行功率放大，推動聲光調制器工作。在不同的應用場景下可能需要快速改變射頻信號的幅度和頻率，但VCO頻率切換速度較慢，專用的射頻信號源儀器價格較貴。近年來，直接數字頻率合成器(DDS)[5]因具有頻率切換速度快，相位噪聲低等優勢，被廣泛應用于聲光調制器驅動電路中。為了滿足實驗室激光雷達系統中聲光調制器的應用需求，本文選用現場可編程門陣列(FPGA)芯片和DDS芯片AD9910[6]為核心器件，搭配功率放大器，采用模塊化設計方式設計了一種輸出頻率在30 ～300 MHz可調諧，輸出功率在20～30 dBm可調諧的聲光調制器驅動電路。驅動電路在30～200 MHz內輸出29 dBm功率時，增益平坦度小于1 dB。通過編寫Verilog HDL代碼配置AD9910的寄存器，可以實現單頻輸出，頻移鍵控(FSK)輸出和掃頻輸出。該驅動電路具有較高的靈活性，可滿足不同應用場景的需求。

1 硬件和軟件設計

1.1 硬件電路設計框架

驅動電路的系統框圖如圖1所示。主控芯片選用Xilinx公司Spartan 6系列FPGA芯片,型號為XC6SLX9-2TQG144C，FPGA配置芯片選用Xilinx公司的XCF04SVOG20C芯片。……