多模式雷达信号源设计与实现

林琳

摘 要： 基于DDS理论， 设计并实现了多模式雷达信号源。可以灵活产生LFM、NLFM、单频、相位编码等多种脉冲信号波形，能有效验证脉冲压缩与信号处理单元的工作性能。测试结果满足系统要求。

关键词： DDS； FPGA； 线性调频； NAND FLASH； 雷达信号

中图分类号： TN958.3?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0051?04

Abstract： Based on DDS， a multi?mode radar signal generator was designed and implemented， which can produce several pulse signal waveforms like LFM， NLFM， single frequency and phase coding， and effectively verify the working performance of the pulse compression and signal processing unit. The testing results satisfied the system requirements.

Keywords： DDS； FPGA ； LFM； NAND FLASH； radar signal

0 引 言

雷达信号源一般要求实现如下功能：

（1） 能根据要求产生不同类型波形的射频信号，满足信号的指标要求。一般常见的信号类型包括线性调频信号以及非线性调频信号等[1]。

（2） 能够模拟雷达终端，即模拟雷达回波，通过信号延时使信号满足距离波门的要求。

（3） 可扩展性，即与外部进行交互，保证信号源与整个雷达信号处理系统是同步的。通过RS 422查分接口接收从定时板发送过来的差分指示信号，触发生成相应的波形信号，同时根据脉冲选择信号完成模式转换，生成不同种类的回波信号。

1 系统方案概述

DDS频率合成技术目前已经广泛应用于导航、通信、雷达等众多领域。DDS在正交输出、频率转换时间、相位连续性、相对带宽以及高分辨力等方面都远远超过了传统频率合成技术，可以为系统提供优于模拟信号源的性能，因此本系统采用了DDS技术来实现雷达信号源的设计[2]。系统框图如图1所示。系统由信号产生板卡、上位机控制软件两部分构成。

信号产生板卡主要由高速控制模块、DDS信号产生模块以及高速存储模块构成。控制模块的核心为FPGA，完成对整个电路数字部分的时序控制，包括对DDS芯片AD9854的时序控制以及对存储FLASH的读写控制[3]；并通过RS 422与上位机软件进行通信，进行指令解析和波形数据导入；通过触发控制总线和整个雷达系统保持同步和相参。

5 结 语

本文对多模雷达信号源的设计与实现做了深入研究，利用DDS芯片和FPGA实现了多模式雷达信号源。通过系统结构改进和硬件设计优化，提升了系统的性能和信号质量，并给出了系统实际测试的结果，为雷达信号源设计提供了参考。

参考文献

[1] 王建新，张先萌.直接数字频率合成中相位截断误差分析[J].电子测量与仪器学报，1995，9（1）：1?6.

[2] 高泽溪.直接数字频率合成器（DDS）及其性能分析[J].北京航空航天大学学报，1998，24（5）：615?618.

[3] NICHOLAS H T， SAMUELI H. An analysis of the output spectrum of direct digital frequency synthesizer in the presence of phase accumulator truncation [C]// Proceeding of 41st Annual Frequency Control Symposium. [S.l.]： [s.n.]， 1987： 495?502.

[4] 何海兴.多模式雷达中正交检波和脉冲压缩的研究与实现[D].西安：西安电子科技大学，2008.

[5] 尹彩玲.脉冲压缩算法研究与仿真[D].西安：西安电子科技大学，2008.

[6] LARSON D C. High speed direct digital synthesis techniques and applications [C]// Technical Digest of 1998 20th Annual Gallium Arsenide Integrated Circuit （GaAs IC） Symposium. Atlanta， GA， USA： IEEE， 1998： 209?212.

[7] 姒强.一种基于中频采样的雷达数字波形产生方法研究[D].成都：电子科技大学，2004.

[8] 苏杨.大时宽带宽积信号的波形选择研究[J].武汉理工大学学报，2004，26（3）：15?17.

[9] 陈仁元，洪一.用于雷达波形设计的NLFM脉冲波形优化设计方法[J].现代电子，2001（1）：31?37.

[10] 常文革，祝明波，梁甸农.宽带线性调频信号产生技术研究[J].信号处理，2002，18（2）：113?117.

[11] 蔡英杰，向敬成.宽带LFM/NLFM信号及其产生[J].系统工程与电子技术，1999，21（1）：36?44.

摘 要： 基于DDS理论， 设计并实现了多模式雷达信号源。可以灵活产生LFM、NLFM、单频、相位编码等多种脉冲信号波形，能有效验证脉冲压缩与信号处理单元的工作性能。测试结果满足系统要求。

关键词： DDS； FPGA； 线性调频； NAND FLASH； 雷达信号

中图分类号： TN958.3?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0051?04

Abstract： Based on DDS， a multi?mode radar signal generator was designed and implemented， which can produce several pulse signal waveforms like LFM， NLFM， single frequency and phase coding， and effectively verify the working performance of the pulse compression and signal processing unit. The testing results satisfied the system requirements.

Keywords： DDS； FPGA ； LFM； NAND FLASH； radar signal

0 引 言

雷达信号源一般要求实现如下功能：

（1） 能根据要求产生不同类型波形的射频信号，满足信号的指标要求。一般常见的信号类型包括线性调频信号以及非线性调频信号等[1]。

（2） 能够模拟雷达终端，即模拟雷达回波，通过信号延时使信号满足距离波门的要求。

（3） 可扩展性，即与外部进行交互，保证信号源与整个雷达信号处理系统是同步的。通过RS 422查分接口接收从定时板发送过来的差分指示信号，触发生成相应的波形信号，同时根据脉冲选择信号完成模式转换，生成不同种类的回波信号。

1 系统方案概述

DDS频率合成技术目前已经广泛应用于导航、通信、雷达等众多领域。DDS在正交输出、频率转换时间、相位连续性、相对带宽以及高分辨力等方面都远远超过了传统频率合成技术，可以为系统提供优于模拟信号源的性能，因此本系统采用了DDS技术来实现雷达信号源的设计[2]。系统框图如图1所示。系统由信号产生板卡、上位机控制软件两部分构成。

信号产生板卡主要由高速控制模块、DDS信号产生模块以及高速存储模块构成。控制模块的核心为FPGA，完成对整个电路数字部分的时序控制，包括对DDS芯片AD9854的时序控制以及对存储FLASH的读写控制[3]；并通过RS 422与上位机软件进行通信，进行指令解析和波形数据导入；通过触发控制总线和整个雷达系统保持同步和相参。

5 结 语

本文对多模雷达信号源的设计与实现做了深入研究，利用DDS芯片和FPGA实现了多模式雷达信号源。通过系统结构改进和硬件设计优化，提升了系统的性能和信号质量，并给出了系统实际测试的结果，为雷达信号源设计提供了参考。

参考文献

[1] 王建新，张先萌.直接数字频率合成中相位截断误差分析[J].电子测量与仪器学报，1995，9（1）：1?6.

[2] 高泽溪.直接数字频率合成器（DDS）及其性能分析[J].北京航空航天大学学报，1998，24（5）：615?618.

[3] NICHOLAS H T， SAMUELI H. An analysis of the output spectrum of direct digital frequency synthesizer in the presence of phase accumulator truncation [C]// Proceeding of 41st Annual Frequency Control Symposium. [S.l.]： [s.n.]， 1987： 495?502.

[4] 何海兴.多模式雷达中正交检波和脉冲压缩的研究与实现[D].西安：西安电子科技大学，2008.

[5] 尹彩玲.脉冲压缩算法研究与仿真[D].西安：西安电子科技大学，2008.

[6] LARSON D C. High speed direct digital synthesis techniques and applications [C]// Technical Digest of 1998 20th Annual Gallium Arsenide Integrated Circuit （GaAs IC） Symposium. Atlanta， GA， USA： IEEE， 1998： 209?212.

[7] 姒强.一种基于中频采样的雷达数字波形产生方法研究[D].成都：电子科技大学，2004.

[8] 苏杨.大时宽带宽积信号的波形选择研究[J].武汉理工大学学报，2004，26（3）：15?17.

[9] 陈仁元，洪一.用于雷达波形设计的NLFM脉冲波形优化设计方法[J].现代电子，2001（1）：31?37.

[10] 常文革，祝明波，梁甸农.宽带线性调频信号产生技术研究[J].信号处理，2002，18（2）：113?117.

[11] 蔡英杰，向敬成.宽带LFM/NLFM信号及其产生[J].系统工程与电子技术，1999，21（1）：36?44.

摘 要： 基于DDS理论， 设计并实现了多模式雷达信号源。可以灵活产生LFM、NLFM、单频、相位编码等多种脉冲信号波形，能有效验证脉冲压缩与信号处理单元的工作性能。测试结果满足系统要求。

关键词： DDS； FPGA； 线性调频； NAND FLASH； 雷达信号

中图分类号： TN958.3?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）17?0051?04

Abstract： Based on DDS， a multi?mode radar signal generator was designed and implemented， which can produce several pulse signal waveforms like LFM， NLFM， single frequency and phase coding， and effectively verify the working performance of the pulse compression and signal processing unit. The testing results satisfied the system requirements.

Keywords： DDS； FPGA ； LFM； NAND FLASH； radar signal

0 引 言

雷达信号源一般要求实现如下功能：

（1） 能根据要求产生不同类型波形的射频信号，满足信号的指标要求。一般常见的信号类型包括线性调频信号以及非线性调频信号等[1]。

（2） 能够模拟雷达终端，即模拟雷达回波，通过信号延时使信号满足距离波门的要求。

（3） 可扩展性，即与外部进行交互，保证信号源与整个雷达信号处理系统是同步的。通过RS 422查分接口接收从定时板发送过来的差分指示信号，触发生成相应的波形信号，同时根据脉冲选择信号完成模式转换，生成不同种类的回波信号。

1 系统方案概述

DDS频率合成技术目前已经广泛应用于导航、通信、雷达等众多领域。DDS在正交输出、频率转换时间、相位连续性、相对带宽以及高分辨力等方面都远远超过了传统频率合成技术，可以为系统提供优于模拟信号源的性能，因此本系统采用了DDS技术来实现雷达信号源的设计[2]。系统框图如图1所示。系统由信号产生板卡、上位机控制软件两部分构成。

信号产生板卡主要由高速控制模块、DDS信号产生模块以及高速存储模块构成。控制模块的核心为FPGA，完成对整个电路数字部分的时序控制，包括对DDS芯片AD9854的时序控制以及对存储FLASH的读写控制[3]；并通过RS 422与上位机软件进行通信，进行指令解析和波形数据导入；通过触发控制总线和整个雷达系统保持同步和相参。

5 结 语

本文对多模雷达信号源的设计与实现做了深入研究，利用DDS芯片和FPGA实现了多模式雷达信号源。通过系统结构改进和硬件设计优化，提升了系统的性能和信号质量，并给出了系统实际测试的结果，为雷达信号源设计提供了参考。

参考文献

[1] 王建新，张先萌.直接数字频率合成中相位截断误差分析[J].电子测量与仪器学报，1995，9（1）：1?6.

[2] 高泽溪.直接数字频率合成器（DDS）及其性能分析[J].北京航空航天大学学报，1998，24（5）：615?618.

[3] NICHOLAS H T， SAMUELI H. An analysis of the output spectrum of direct digital frequency synthesizer in the presence of phase accumulator truncation [C]// Proceeding of 41st Annual Frequency Control Symposium. [S.l.]： [s.n.]， 1987： 495?502.

[4] 何海兴.多模式雷达中正交检波和脉冲压缩的研究与实现[D].西安：西安电子科技大学，2008.

[5] 尹彩玲.脉冲压缩算法研究与仿真[D].西安：西安电子科技大学，2008.

[6] LARSON D C. High speed direct digital synthesis techniques and applications [C]// Technical Digest of 1998 20th Annual Gallium Arsenide Integrated Circuit （GaAs IC） Symposium. Atlanta， GA， USA： IEEE， 1998： 209?212.

[7] 姒强.一种基于中频采样的雷达数字波形产生方法研究[D].成都：电子科技大学，2004.

[8] 苏杨.大时宽带宽积信号的波形选择研究[J].武汉理工大学学报，2004，26（3）：15?17.

[9] 陈仁元，洪一.用于雷达波形设计的NLFM脉冲波形优化设计方法[J].现代电子，2001（1）：31?37.

[10] 常文革，祝明波，梁甸农.宽带线性调频信号产生技术研究[J].信号处理，2002，18（2）：113?117.

[11] 蔡英杰，向敬成.宽带LFM/NLFM信号及其产生[J].系统工程与电子技术，1999，21（1）：36?44.