数字调制源是现代通信、雷达以及遥测技术中的关键组成部分。随着这些技术的飞速发展,对于信号源的性能要求日益提高,特别是在频率稳定度、频谱纯度、频率范围和输出信号频率方面。传统信号发生器因其价格高昂和操作复杂性,无法满足突发性工程需求。为此,直接数字频率合成(DDS)技术应运而生,并与现场可编程门阵列(FPGA)技术相结合,用于构建全数字的多制式数字调制源。
DDS技术利用数字方法生成多种波形,具备非常宽的调谐范围,能实现多种数字式调制以及雷达工作波形的快速捷变。高性能DDS电路构成的直接数字频率合成器可产生满足高指标要求的雷达信号和通信信号。另一方面,FPGA能够控制DDS产生各种调制信号,并支持在线编程,使得数字调制源的设计更加灵活,操作更加简便。
在介绍的论文中,作者详细描述了使用 DDS 芯片 AD9852 和 FPGA(现场可编程逻辑阵列)相结合的方法,在70MHz中频上直接实现多制式信号调制的设计方案。所使用的FPGA芯片为ALTERA公司生产的Cyclone系列芯片EP1C6T144,而DDS芯片选用的是AD公司生产的AD9852。硬件设计部分主要由FPGA和DDS两部分构成,FPGA部分包括电源、I/O口和配置模块,配置模块又包括用于实时在线控制的JTAG接口和用于烧写ROM的AS接口。而DDS部分的模块电路包含运算放大器和滤波器,其中运算放大器用于放大FPGA输入的信号,滤波器则用于控制带外抑制。
文章详细阐述了FPGA与DDS结合的总体设计思路:利用FPGA的灵活性和可编程性,实时在线控制DDS产生多样化的调制信号,以满足远距离传输信息的目的。基于FPGA和DDS的全数字式调制源,在信号源的性能提升和成本控制方面都展现出了巨大潜力,前景广阔。此外,文中还提出了该方案在实际工程应用中的优势,即它能够灵活产生多种调制信号,适合现代通信和先进雷达系统的高指标要求。
硬件设计是整个方案成功实施的关键。因此,文章接着详细介绍了硬件设计的各个方面,包括FPGA的选型、配置和编程等。FPGA的灵活性和易编程性使得整个系统设计更加高效、可靠,并且能够适应快速变化的设计需求。此外,DDS模块的电路设计,特别是运算放大器和滤波器的设计,确保了信号的质量和调制的准确性。
本文的设计方法充分体现了数字信号处理(DSP)和集成电路(IC)技术的发展成果。通过使用高性能的DDS和灵活的FPGA技术,该设计不仅解决了传统信号发生器的成本与性能瓶颈问题,而且为通信和雷达领域的信号源设计提供了新的技术路径。随着FPGA和DDS技术的不断成熟以及成本的进一步降低,基于这两种技术的全数字式调制源具备了更加广阔的发展空间和市场前景。