[发明专利]多波形雷达信号的模块化产生方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达频率综合技术领域，应用在基于DDS(Direct Digital FrequencySynthesis，直接数字频率合成)技术的频率综合器设计中，该方法采用自主开发的模块化软件配置不同DDS芯片，可快速实现点频、线性调频、非线性调频和相位编码等多种雷达信号的产生。

背景技术

随着20世纪30年代雷达的出现以及在军事领域的大规模应用，波形产生一直成为雷达领域的重要研究内容。现代数字技术和大规模集成电路技术迅猛发展，波形合成已经由传统的纯模拟方法发展到现在的直接数字合成，数字方法生成的波形具有严格的相干性、可重复性、高稳定性和可编程的优点，能够方便地实现波形参数捷变以及产生任意复杂波形。

直接数字频率波形产生技术目前大多采用FPGA(Field Programmable Gate Array)控制DDS芯片的方法产生。FPGA的使用非常灵活，同一片FPGA通过不同的编程数据可以实现不同的电路功能；DDS是一种全数字化的频率合成器，由相位累加器、波形ROM、D/A转换器和低通滤波器构成，有如下优点：频率分辨率高，输出频点多；频率切换速度快；频率切换时相位连续；可以输出宽带正交信号；输出相位噪声低，对参考频率源的相位噪声有改善作用；可以产生任意波形；全数字化实现，便于集成，体积小，重量轻。

但是在目前的设计中，首先针对不同芯片的控制软件设计占用了开发人员很大精力，而且针对同一芯片，不同开发人员采用各种开发方式，编制了各种不同程序，但实际工作结果却相差无几，这无疑造成了重复开发和人力资源浪费，同时也使得研发周期的缩短变得极为困难。其次各种波形信号的设计、产生需要不同FPGA程序的编写、调试和反复下载、烧制，过程非常繁琐、费时。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于：针对上述问题，采用模块化软件设计，缩短开发周期，基于图形用户界面MATLAB GUI(Graphical User Interfaces)技术开发可视化软件操作界面，实现FPGA在线编程，数据实时更新。

本发明解决问明的技术方案包括模块化软件、FPGA和DDS芯片三部分。各部分功能详细介绍如下：

1、模块化软件，该部分具有人机交互界面和模块化串口时序模块，完成DDS芯片控制参数及与波形数据相关的运算，存储、与FPGA的数据通信等功能，同时完成适用于AD公司DDS系列芯片的模块化串口时序控制模块设计：

(1)、控制参数的产生：完成DDS芯片控制参数的修改、运算和存储。其中包括DDS系统时钟的设定，输出信号频率，幅度和相位参数的设定。

(2)、波形数据的产生：对指定的波形形式、脉宽、带宽等参数的信号进行仿真，包括时域波形数据的运算、显示并保存数据。可生成线性调频，非线性调频和相位编码等信号基带数据，如需要可添加任意波形。

(3)、计算机与FPGA的数据通信：通过计算机串口连接频率合成器硬件部分的接口以实现基于RS-232接口的异步串行数据通信，接口简单，配置方便。目的是实现所需控制参数、波形数据由计算机到波形产生硬件存储器的下载、校验。

(4)、模块化串口时序模块：通过自己设计好的模块化串口时序模块可以方便、简单、快捷的完成AD公司DDS系列芯片的串口控制时序设计。该该模块设计完成后固化在FPGA中，通过3中的计算机通信功能完成数据获取和更新。

2、FPGA，该部分完成与计算机数据通信、DDS芯片控制参数及波形数据的存储、DDS芯片控制等功能，设置RAM、UART收发器和DDS控制模块：

(1)、计算机数据通信：通过UAR收发器完成FPGA与计算机之间的数据通信，包括数据的双向传输及数据校验。

(2)、数据存储：将UART收发器接收的DDS芯片控制参数、波形采样数据存储到RAM中，供控制时序调用。

(3)、DDS芯片控制：有序调用DDS芯片控制参数、波形采样数据，完成DDS芯片的初始化配置、工作模式和输出信号切换等功能。

3、DDS芯片：在FPGA的有效控制下，输出参数设定的各种信号。当前采用较多的有AD公司的AD9858、AD9910、AD9957等芯片。

本发明与现有技术相比较具有益效果

(1)模块化软件设计。本设计中实现对AD公司DDS系列芯片串口控制程序的模块化设计，为今后这类器件的应用打下了良好的基础，可以大大提高开发速度，缩短开发周期。使软件系统具有良好的通用性、兼容性和可扩充性。