基于QDUC的雷达上变频电路的设计

1、基于qduc的雷达上变频电路的设计在雷达设计中，上变频的作用是将晶体产生的雷达信号混频成信号，经信号放大，达到放射机所需的功率，经滤波后将信号送至放射机，通过雷达天线放射。普通雷达的上变频电路采纳混频方式设计，由、耦合器、隔离器等元器件组成，设计存在电路复杂、稳定度不高、调试困难等缺点。因此，挑选qduc器件ad9957为核心设计雷达上变频器，取代传统的上变频电路。2 器件介绍21 ad9957ad9957是一款1 gss速度正交数字上变频器(oduc)，它有18路iq数据通道和14位da转换器，具有频率转换时光短、频率辨别率高、频率稳定度高、输出信号频率和相位可迅速程控切换、器件体积小、功耗

2、低等优点，因此可以很简单地对信号举行上变频操作。该器件还拥有250 mhz的io数据吞吐量速率，相位噪声小于125 dbchz，sfdr(无杂散动态范围)大于80 db，具有增加数据吞吐量的串行io端口(spi)，内置多器件同步功能，可采纳软件硬件控制以降低功耗，支持测试向量和幅度斜坡式控制功能，18 v供电，超低功耗。ad9957支持高达400 mhz输出的qduc，内部集成有高速dds、14 bit da转换器、时钟倍频电路和数字滤波器。通过一个公用系统时钟在器件内部同步自立的通道，ad9957可对因为模拟处理(例如滤波、放大)或布线失配而产生的外部信号通道的不均衡举行有效的校正。ad99

3、57的内部结构1所示。它由并行数据时序和控制规律、程序寄存器、反向正弦滤波器、内插级联积分梳状滤波器、内部时钟控制规律ad转换器、数据寄存器和spi串行通信接口控制器等组成。图中cs为器件的片选信号输入端，低电平有效。sdio为双向引脚，和sdo引脚一起用于串行操作的数据输入和输出。sclk为io串行操作时钟输入端，在该端的升高沿写入数据，下降沿读出数据。iout为输出引脚，有一个互补输出端，用法时需接至数字地。22 stc12c5410挑选stc12c5410，它是新一代增加型、低功耗，具有2 kb非易失。e2prom和spi接口，十分便利与ad9957接口实现对信号的控制。同时因为stc1

4、2c5410具有先进的risc精简命令集结构、硬件、4路、8路高速ad转换、超强抗干扰、宽和低功耗等特点，在此作为控制器件用法。3 工作过程和spi接口通信31 qduc工作原理ad9957有多种工作模式，在此选用数字上变频工作模式。18位i路数据和18位q路数据并行输入，输入过程以交错存取的方式举行，即一组18位的i路数据后面紧跟着一组18位的o路数据，后面再紧跟着一组18位的i路数据，以此类推。对i、q两路信号同时举行内部采样，每个采样数据以并行方式传扬。i、q数据通道激活后，并行数据时钟保证i、q数据同步传送。引脚profile和io_update同步并行数据时钟。数字频率合成器核心提供

5、一个积分振荡器。产生一个求积分的调制数据流，数据流通过反向正弦滤波器发送。经14位da转换器，由此产生求积分的调制模拟输出信号。32 spi接口通信ad9957具有spi串行通信接口，极易实现与单片机的通信。spi通信是通过sdio、sdo、cs和sclk等引脚实现的。为能正确传送数据到ad9957的数据寄存器，需严格遵循通信指令格式准时序要求。表1为读取寄存器指令格式。指令序列由8位二进制数组成，第1位为读写控制位，为“1”则读取寄存器数据，为“0”则向寄存器中写入数据；中间两位为无关位：最后5位为寄存器挑选位，dod4分离对应寄存器a0a4。图2解释向ad9957写命令或数据的操作时序。a

6、d9957与单片机的通讯周期分为2个阶段，第1阶段为命令周期，当sclk为升高沿时，将8位数据依次写入ad9957中；第2阶段为数据传送周期，此时传送波形参数的控制字。其中cs为低电平的时光必需为16个时钟的整数倍，否则将中止指令。stc12c5410单片机为了与ad9957的spi通信相对应，单片机挑选主模式作为主机工作，ad9957作为从机工作。根据ad9957的时序图要求，stc12c5410配置如下：控制位cpha=1，前时钟沿驱动，后时钟沿采样，cpol0.slk空闲时为低电平，前时钟沿为升高沿，后时钟沿为下降沿。spi时钟速率挑选为cpuclk16。4 硬件电路设计ad9957实现

7、的雷达上变频电路的原理3所示。该电路由qduc器件ad9957、晶体振荡器、放大滤波电路、键盘、分压电阻和单片机stc12c5410等组成。首先通过键盘向单片机发送命令参数，设置输出信号参数。单片机通过spi接口与ad9957衔接，单片机设为主工作模式，完成对ad9957内参数的写操作。为提高spi通信的牢靠性，在时钟sclk、sdio、sdo各线上可加100 pf的对地以滤除干扰毛刺。因为ad9957的iout输出端采纳输出方式，所以在输出端需接对地电阻，将电流信号变为电压信号。iout端输出范围为86316 ma，典型输出为20 ma，在此挑选阻值为50 的电阻接地，则经电流电压转化后，其输出电压约为1 v。在输出电路的后级，设计滤波放大电路，以使电路达到设计的输出要求，当频率发生变幻时，滤波电路的频幅特性使其输出电压有效值也会发生一定变幻，要求在后级放大电路中加入动态调整放大电路，以使输出信号幅度达到要求。5 软件设计ad9957的软件设计主要完成spi数据读取及处理工作，采纳汇编语言编写，程序流程4所示。首先将频率写入ad9957中，再将不同的相位写入其中，使ad9957产生频率相同、相位不同的iq信号，在写入过程中，将“reset”置“1”，使ad9957不输出信号；当控制字所有写入后，调节后级放大器的倍数。同时将“res