AD9856型变频器在雷达回波模拟器中的应用PCB插座

AD9856型变频器在雷达回波模拟器中的应用

AD9856型变频器在雷达回波模拟器中的应用 2011年12月09日 来源： 雷达回波模拟在雷达系统的设计、改进和定型中具有十分重要的意义。AD9856是美国ADI生产的正交数字上变频器，其内部集成了1个高速直接数字频率合成器（DDS）、1个12位高速、高性能数/模转换器、时钟倍频电路、数字滤波器及其他数字信号处理功能模块。它具有低成本、低功耗、体积小、动态范围大等优点，可以处理来自DSP的成型后的基带抽样值序列，将其上变频变为中频，产生雷达回波的中频模拟信号。AD9856可以应用在通信和雷达等系统中。

2 AD9856的工作原理

2.1 AD9856的基本功能

AD9856的基本特性和技术指标如下：

●+3V单电源供电； ●直流到80MHz的输出带宽； ●在40MHz输出频率下具有大于52dB的SF-DR，在70MHz输出频率下，SFDR大于48dB，在70MHz输出频率下的窄带SFDR大于80dB； ●有采样率可编程的内插滤波器； ●有可编程的参考时钟倍频器；

●有内置的Sinx/x补偿滤波器； ●有双向控制总线接口； ●支持突发和持续Tx二种模式； ●单频模式可用于直接频率合成。

2.2 AD9856的原理及各部分的功能

（1）数据复合和串并转换

AD9856的结构如图1所示。AD9856内部的数据格式是12bit的二进制补码。基带信号的I、Q2路数据是交替输入的，数据复合器需对输人数据进行识别，将其转换成I、Q2路并行数据流，送往下一级电路。

（2）半带滤波器（HBF）

半带滤波器（HBF）分为3级：HBFl、HBF2和HBF3。其中HBFI是47阶滤波器，HBF2是15阶滤波器，前2级HBF的联合内插损失仅为0.01dB，HBF3是可选11阶滤波器，它对信号的损耗为0.03dB。每级HBF可使数据的采样率提高1倍，为了使信号频带处于滤波器通带的平坦部分，需要提高HBF的截止频率，也就是说在数据输入AD9856之前要进行过采样。

（3）级联积分梳状滤波器

AD9856的CIC实际上是可编程的过采样滤波器，过采样率的范围是2≤R≤63。随着R的改变， CIC会引入不同的插入损耗。为了弥补这种损耗。用户可以设置CIC增益位，使得CIC的输出增大1倍。但在这种工作模式下，必须确保输出信号不会溢出。

（4）正交调制

AD9856的正交调制就是将基带信号的频谱移到所需要的载波频率上，即通常所说的上变频。正交调制所需要的余弦和正弦2路数字载波由1个高速直接数字信号合成器（DDS）产生，其频率可以通过设置相应的寄存器来控制。这2路数字载波分别与CIC输出的I、Q数据相乘，然后再进行相加或相减，即得到调制后的数字中频信号。CIC输出的I、Q数据的采样率与DDS数字载波的采样率是相同的，也就是AD9856的系统时钟采样率（SYSCLK）。所以，调制后的信号实际上是一组采样率为SYSCLK的数据流。

（5）数/模转换

调制后的数字信号要经过12位的DAC转换成模拟信号。DAC通过零阶保持实现数/模转换。由于存在零阶保持效应，所以其输出信号的频谱实际上是被SINC包络加权过的。因此需要在DAC前面加上1个反SINC型滤波器（ISF）对输人数据流进行处理，以校正SINC包络造成的失真。而数/模转换会在n＊SYSCLK±fCARRIER（n=1，2，3）处产生干扰信号，这些干扰信号可以通过1个外接RLC滤波器滤除。一般情况下，使用1个7阶椭圆低通滤波器即可。AD9856提供2路互补的2个电流输出，输出电流的满额值IOUT范围是5mA～20mA，可以通过其25引脚的DAC RSET，来设置。其关系为 RSET=39.936/IOUT

（6）控制单元

AD9856提供了1个灵活的同步串行通信接口，这个接口可以读写，AD9856的所有寄存器。控制单元根据各个寄存器的内容设置AD9856的工作模式。AD9856还提供了1个与AD8320（可编程电缆驱动放大器）串行通信的接口。控制单元可以通过这个串口直接设置AD8320的增益。

（7）输入数据模式

AD9856提供了二种输人数据的时序模式：突发模式和连续模式。在突发模式下．AD9856通过TxENABLE的上升沿来保持与输人数据的同步。突发模式支持全部3种字长（12bit、6bit和3bit）。对于连续模式，TxENABLE可以看成输入数据时钟。该信号除了用来同步外，还可以指示输入数据是I路还是Q路（1表示I路，O表示Q路）。连续模式只支持12bit字长。

图2和图3分别示出二种输入模式的时序关系，其中INTERNAL I和INTERNAL Q为数据分离所产生的并行I和Q数据流。

3 在PD雷达回波模拟器中的应用

3.1 硬件组成

本系统由ADI的QDU AD9856、DGA AD8369、TSl01型DSP及Altera公司的EP1K30型FPGA组成，结构框图如图4所示。 在图4中，TS101产生正交I和Q2路雷达回波数据，TSl0l通过外部总线将AD9856和AD8369的配置信息写入EP1K3

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