基于AD9910的线性调频信号发生技术
科技信息。本刊重稿Ｏ
ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥｃ町沁ＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ
２０１０年第１７期
基于ＡＤ９９１０的线性调频信号发生技术
慧
（中国电子科技集团公司第四十一研究所
时
山东青岛２６６５５５）
ｆ摘要】本文主要奔绍了ＤＤＳ的工作原理以及专用芯片ＡＤ９９１０的功能特点，并重点论述了利用可缓程逻辑器件控嗣ＤＤＳ产生线性调频信号的设计方案。该设计实现了高度集成化．降低了成本且易于调试。
【关键词】直接数字烦率合成；ＡＤ９９１０；线性调频信号
ＧｅｎｅｒａｔｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆ
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【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］Ｄｉｒｅｃｔ
ｄｉｇｉｔａｌｓｙｎｔｈｅｓｉｓ；ＡＤ９９１０；Ｌｉｎｅａｒｆｒｅｑｕｅｎｃｙｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓｉｇｎａｌ
０前言
线性调频信号（Ｉ，ＦＭ，也称为Ｃｈｉｒｐ信号），是一种最常用的雷达信号．因其具有良好的脉冲压缩特性和分辨能力，在合成孔径雷达以及相拧阵雷达中得到，广泛的应用ｆ１。数宁频率合成技术（ＤＤＳ）以其相对带宽较宽、频率转换时间短、相位连续性好以及集成化度高等优点成为线性调频信号发生技术的设汁主流【习。在某霉！！号信号模拟系统中，要求产生中心频率２５０Ｍ．扫频带宽为２００Ｍ的宽带扫频信号。根据设计要求，选用ＡＤ公司的ＤＤＳ芯片ＡＤ９９１０。配以ＦＰＧＡ来实现宽带扫频信号的产生。
１
２．１时钟设计
由ＤＤＳ的原理可知，整个ＤＤＳ系统在一个统一的时钟信号即采样时钟下工作。该时钟的质景直接决定了最终输出波形频率的精度、稳定度以及输出信号的相噪，在本设计中采用了晶体振荡器。高稳定的１０Ｍ晶振产生的时钟信号通过ＲＥＦ－ＣＬＫ引脚辕入到ＡＤ９９１０，经过ＡＤ９９１０内部的锁相环１００倍频后生成１Ｇ的采样时钟。
２．２控制接口电路
上位机根据用户设定的线性调频信号带宽，扫描时间等参数，计算出ＡＤ９９１０相应的配置数据．送人ＦＰＧＡ。ＦＰＧＡ接受到上位机的控制数据后按照ＡＤ９９１０的时序送入到ＡＤ９９１０中．完成ＤＤＳ模块的设置。ＡＤ９９１０是通过串行模式来接受各种配置数据，主要通过使用了
ｎＣＳＡ。在片选信号ＴＡＤＰＵ＿，候时的低为
ＡＤ９９１０在ＳＣＩ。Ｋ的上升沿采样ＳＤＩＯ信号，前八个ＳＣＬＫ周期为指令ｎＣＳ，ＳＣＬＫ，ＳＤｌ０以及ＩＯ
ＤＤＳ芯片Ａ０９９１０简介
ＡＤ９９１０是ＡｎａｌｏｇＤｅｖｉｃｅ公司近年来推出的一款性价比很高的ＤＤＳ芯片，它集成了】４ｂｉｔ数模转换器（ＤＡＣ）并且支持商达１ＧＳＰｓ的采样率，理想频率分辨率可以达到０．２３Ｈｚ，具有３２位相位累加器，自带线件或任意频率、相位或幅度ｆＪ频电路。内部自带反ｓｉｎｅ修正电路，８个频率和相偏备份用于快速调频或调相。１０２４ｘ３２位内部ＲＡＭ用于预先定义好的调制网。
ＡＤ９９１０主要有４种工作方式：单频模式、ＲＡＭ调制模式，ＤＲＧ调制模式和并口调制模式。
在单频模式下．ＡＤ９９１０输出点频信号。ＡＤ９９１０共有８个６４位单频信号寄存器，町以存储８个单・频率控制字，每个寄存器中包含了频率控制参数、相位控制参数和幅度拄制参数。利用用芯片管脚ＰＲＯＦＩＩ．Ｅ０—２可以选择使用哪个Ｐｒｏｆｉｈ寄存器。
在ＲＡＭ调制模式下．用户可以任意改变ＤＤＳ信号控制参数来产生各种信号，典型膻用如ＦＳＫ、ＰＳＫ、ＡＳＫ以及用户町自定义的非线性扫描信号。这种模式下的ＲＡＭ寄存器和单点调制模式下的单频信号寄存器复用同一地址．通过芯片的功能控制寄存器ＣＦＲｌ－ＣＦＲ２来控制选用哪种模式。
ＤＲＧ凋制模式与ＲＡＭ调制模式实现功能相类似．不同点是该模式利用累加器对ＤＤＳ所需的信号参数进行调制。在这种模式下，可以产生较好的线性调频信号。
并口调制模式主要应用于需要频率或者相位极快变化的场合，例如跳频合成器、高速波形发乍器等。因为ＡＤ９９１０提供了更新速率可达２５０ＭＨｚ的１６ｂｉｔ快速编程的并行接口．每隔８ｎｓ即可更新一次３２ｂｉｔ的频率控制’＃。
在各个工作模式下对芯片的操作只需要选择相应的模式，并写入相麻的控制字即ｒ玎。根据ＡＤ９９１０的功能特点及设计要求，在本文中选择使用的是线性调频模式郎ＤＲＧ调制模式。２系统设计
系统主要由上位机，ＦＰＧＡ单元，ＤＤＳ单元，参考时钟以及波形输出模块组成。如图ｌ所示：
周期，后面跟着若干数据周期。指令周期由１位读写位（Ｂｉｔ７），２个无关佗（Ｂｉｔ６，Ｂｉｔ５）和５个地址位（Ｂｉｔ４一Ｂｉｔ０）组成。根据不同的地址，数据周期的长度为１６位，３２位或６４位不等。尽管ＡＩ）９９１０的送数叮以ＭＳＢ优先或ＩｓＢ优先，为ｒ方便，在设计中，采用ＡＤ９９１０默认的ＭＳＢ优先模式。２．３波形输出电路
波形输出单元主要由电阻。变压器，放大器和低通滤波器组成．主要完成ＤＤＳ输出信号的滤波、放大等功能。其电路如图２所示：
图２波形输出电路
ＡＤ９９１０输出的２０ｍＡ电流信号经过Ｒ５５，Ｒ５６电阻转换成差分电压信号，再经过变压器（Ｔ１）转换成单端电压信号，１５０Ｍ一３５０Ｍ的带通滤波器滤除其带外杂散和镜像后再通过数控衰减器来控制信号输出功率，衰减器的输出经过隔直放大后输出。
圆
圈
圈１系统总体框图
圈３软件流程图
ｌ下境第１０页ｌ
７
２．０１０年第１７期。本刊重稿。科技信息
表１
机组类型
墨号
容量
精确计算模式和传统经验公式计算转子额定温度的比较
额定参数
冷却方式
转子电压
２６２Ｖ２７ｄＶ
计算结果比较
励端入
经验
精确
与额定Ｊ虱温比较
转子电流
５２２Ａ５４０Ａ３７２Ａ
汽端人日风温
４０℃４０℃４０℃４０℃
口风温
４０℃４０℃４０℃４０℃
公式
１１５．７℃１４５．８℃１３０．５℃１３６．７℃
公式
１１０℃１１０℃１３０℃１２５℃
Ｋ值
额定
７８２７７６７７７７９３
１１０℃１１０℃
在动态时匝间短路情况。结果证明精确计算公式的计算结果更接近真实值，更能准确的反映转子温度。４结语
发电机转子在线监测仪可以利用转子温度精确计算公式代替传统的经验公式．用计算机代替了人工计算．从而最大限度地减小了误差．实现了实时监测。同时它能够通过转子温升的变化。准确反映ｒ转子匝间短路等运
差值
５．７℃３５．８℃ｏ．５℃１２．７℃
＃ｌ发电机ＱＦＳＯ－２＃２发电机ＱＦＳＯ－２
５０ＭＷＳＯＭＷ２５ＭＷ５０ＭＷ
氢冷氢冷
档发电机ＱＦ５０－２
朽发电机ＱＦ５０－－２
空冷
氢冷
ｌ姒７
２５２Ｖ
１３０℃
１２５℃
５”＾
表ｌ是平煤集团瑞平电厂＃１、＃２、＃３、朽发电机额定参数下．两种计算模式反推发电机的转子额定温度比较结果。
从以上数据对比，可以看出：精确计算公式Ｔ。＝１“Ａ１ｋ（１ｌ／Ｉ。）２和传统经验公式Ｔ经－＝Ｋ【（Ｖ一５）们一２３５％的计算结果，存在很大的差异；特别是＃ｌ发电机在静态测量其转子直流电阻时合格。但是在空载实验时从示波器上和发电机空载特性曲线上却明显反映出有匝问短路现象．而在运行中传统经验公式的Ｋ值却是恒定的不能反映发电机
行状态。保证发电机转子在额定温度下运行，并为实现同步电机，发电机的状态检修．提供了可靠的技术依据。由于无刷励磁的发电机转子
电流无法测耸，因此，该监测仪不适合于无刷励磁的发电机。ｅ
［责任编辑：王静】
（上接第７页）２．４系统软件设计
系统的上位机采用Ｃ＋＋语言编程实现．主要完成对丌℃Ａ内部寄存器读写操作．进而控制各种硬件资源。同时ＤＤＳ内部寄存器的控制字也有上位机软件计算得到。ＦＰＧＡ接受到上位机的命令。经过解析后送人到ＤＤＳ的内部寄存器控制ＤＤＳ的输出．完成用户要求的功能。系统软件流程图如图３所示。２．５系统测试结果
出谐波优于一５０ｄＢ，完全满足指标的要求。可用于通用的测试系统中。３结束语
本文介绍了利用ＤＤＳ方式直接产生线性调频信号的设计方案，该方案属于全数字设计，使得设计更加灵活，易于调试。随着数字技术的不断发展．直接数字式频率合成器技术将会得到不断的完善。ＤＤＳ信号源的采样工作频率将越来越高，输出信号杂散越来越小。应用也
将越来越广泛。Ｇ
【参考文献】
［１］衍忠．超宽带脉压雷达信号产牛系统研究．电子科技大学博士论文．
［２］熊慎伟．基于ＤＤＳ的宽带雷达信号产生系统．子工程信息，２００５。（１）：３５－３７．［３］ＡＤ９９１０ＤａｔａＳｈｅｅｔＲｅｖ．０（ＡＩｌａｌｏｇＩ）ｅｖｉ％ｔｎｃ）。２００７．
作者简介：时慧，２００５年毕业于西安电子科技大学，获学士学位。助理工程师，主要从事电路设计相关工作口
图４
２５０Ｍ中频、２００Ｍ带宽、３０ｕｓ时宽的ＬＦＭ信号的波形和频谱
［责任编辑：曹明明］
由图４的测试结果可以看出．采用ＡＤ９９１０产生的中频为２５０Ｍ，带宽为２００Ｍ的线性调频信号达到以下指标：带外杂散优于－５５ｄＢ。输
Ｉ上接第８页）
杨村煤矿严格按照煤矿安伞要求的规定．在井下各采掘丁作面安设了馈电断电器．及时有效的控制因瓦斯超限供电开关的闭锁。针对综掘工作面迎头分路供电（一路供迎头，一路供综掘机），安装馈电断电器复杂且成本高的实际情况．我们设计出远程断电控制接线装置：如图。经过改造后的断电控制装置大大节约了人力物力。安装更加简捷。处理断电控制方面故障更加方便。４总结
杨村煤矿安全监控系统经过对软硬件的升级改造．系统功能有了很大提高，维护操控更加规范化，提高了监控数据的准确性、可靠性。有效控制和减少煤矿瓦斯事敝，在降低矿井灾害方面发挥了重要作
用，保障了矿井的安全生产。Ｇ
【责任编辑：曹明明】
远程断电控翻接线装置示意圈
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基于AD9910的线性调频信号发生技术
作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：
时慧
中国电子科技集团公司第四十一研究所,山东,青岛,266555科技信息
SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION2010,2(17)
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引用本文格式：时慧 基于AD9910的线性调频信号发生技术[期刊论文]-科技信息 2010(17)