基于AD9914的信号产生系统设计

刘宾 廖海黔 郑静 王龙龙 石竹君

摘要： 本文基于直接数字频率合成（DDS）技术，设计一种多信号产生系统。该系统能够产生连续波、线性调频信号、脉冲调制信号并基于MFC框架设计上位机控制软件。测试结果表明，该系统结构简单、配置灵活，对于信号源的设计与实现具有工程实践意义。

关键词：AD9914;FPGA;线性调频;脉冲调制

中图分类号：TN957.51    文献标识码：A    文章编号：1007-9416（2018）10-0000-00

1 引言

信号发生器在现代雷达、通信和电子对抗领域中得到广泛应用。就雷达而言，传统的雷达信号产生技术已经无法满足现代雷达的需求，随着数字信号处理和集成电路的发展，基于FPGA+直接数字频率合成技术（DDS）的信号源设计，能够快速实现复杂数字系统的功能[1]。

本文基于ADI公司推出的一款带有12位DAC的DDS芯片AD9914实现支持连续波、线性调频信号、脉冲调制信号产生系统的设计。

2 系统设计

本系统由上位机控制软件、FPGA控制单元、AD9914信号产生单元[2]、时钟单元组成，硬件结构如图1所示。根据实际需求，在上位机设置信号频率、幅度、相位、调制类型等参数，通过RS232接口发送指令至FPGA，FPGA内部对接收到的数据按照通信协议进行解析，并完成对AD9914的参数配置，产生要求信号并输出。系统能够产生连续波、线性调频信号、脉冲调制信号。

2.1 上位机控制软件

上位机控制软件基于VC中的MFC框架设计[3]，采用单文档窗口设计，结构简洁。该窗口主要包括串口设置、调制类型选择及参数设置和AD9914工作模式选择及参数设置。软件功能设计流程如图2所示。软件启动后，设置串口参数进行初始化，调制使能时，可选择脉冲调制方式并设置调制信号的重频、脉宽等参数，同时设置AD9914工作模式和参数产生载波信号;禁用调制功能时，只需选择AD9914工作模式，系统支持5种工作模式：单频模式、Profile调制模式、数字斜坡调制模式、并行数据端口调制模式以及可编程调制模式。数字斜坡调制模式下，系统产生指定参数的线性调频信号，其他模式下产生连续正弦信号。

2.2 FPGA控制单元

本系统选用Altera公司的EP1C3T144I7N作为主控芯片，其主要逻辑功能为串口数据收发、调制信号产生、AD9914参数配置以及SPI控制器，具体结构如图3所示。

FPGA通过串口接收PC端发送的控制指令后按照通信协议进行数据处理并校验后发送至PC端。若数据符合协议要求且调制使能情况下，将数据分别传输至调制信号产生模块和AD9914配置模块，调制信号产生模块产生调制信号控制AD9914的输出幅度键控引脚（OSK），实现DDS信号输出控制，AD9914配置模块则将数据按照寄存器配置要求发送至SPI控制器，通过SPI总线实现AD9914工作模式选择以及信号参数配置;在禁用调制功能情况下，仅需对AD9914工作模式以及信号参数进行配置，OSK保持高电平。

3 测试结果

系统测试平台由信号源83712B、信号分析仪R&S FSWP组成，其中信号源为AD9914提供外部参考时钟。信号产生系统可以产生3种信号如图4所示。其中连续波频率300MHz;线性调频信号上限频率700MHz、下限频率200MHz、带宽500MHz;脉冲调制信号载波频率300MHz、重频1kHz、脉宽20us。

4 結语

本文利用当前广泛应用的DDS技术，设计了一种多信号产生系统，该系统可输出高分辨率、捷变频的信号，系统结构清晰、配置灵活、系统集成度高、测试方案简单，而且只需修改硬件平台部分电路参数及控制软件，即可用于各种多载波通信系统。

参考文献

[1]胡茂海，蒋鸿宇，严俊等.基于AD9910的多通道信号发生器[J].信息与电子工程，2012，2：77-81.

[2]赵腊，祁全，张俊.基于高速DDS芯片9914的信号产生方法[J].雷达与对抗，2015，12：29-32.

[3]孙鑫.VC++深入详解[M].电子工业出版社，2012.

Design of a Signal Generation System Based On AD9914

LIU Bin， LIAO Hai-qian， ZHENG Jing， WANG Long-long， SHI Zhu-jun

（Guizhou Aerospace Research Institute of Metrology and Testing Technology， Guiyang Guizhou  55009）

Abstract：Based on direct digital frequency synthesis （DDS） technology， a multi signal generation system is designed in this paper. The system can generate continuous wave， linear frequency modulation signal， pulse modulation signal and design PC control software based on MFC framework. The test results show that the system is simple in structure and flexible in configuration， which is of practical significance to the design and implementation of signal source.

Key words：AD9914;FPGA;linear frequency modulation;pulse modulation