波形产生与数字上变频技术.pptVIP

1）相位截断引入的杂散 2）ROM正弦幅度表的量化误差对频谱的影响 阿尔茨海默症防治相关知识埃及的金字塔有建造方法动画艾司洛尔在神经外科重症中的应用二级二班防溺水等安全教育 第五讲 波形产生与数字上变频技术 电子科技大学：王 洪 §5.1 波形产生技术 雷达发射机结构图 常用的雷达波形 第一代：直接频率合成技术 利用一个或多个不同的晶体振荡器作为基准信号源，经过倍频、分频、混频以及模拟开关等途径直接产生多个离散频率的输出信号。图5-1给出了一种应用示例。这种方法得到的信号长期和短期稳定度高，频率变换速度快，但调试难度较大，杂散抑制不易做好。 1.频率合成技术的发展 第二代：锁相频率合成技术（间接式合成器） 利用一个或几个参考频率源，通过谐波产生器混频和分频等产生大量的谐波或组合频率，然后用锁相环把压控振荡器(VCO)的频率锁定在某一谐波或组合频率上,由压控振荡器间接产生所需频率输出 。这种方法优点是稳频和杂散抑制好，调试简便；缺点是频率切换速度比直接合成慢。 第三代：直接数字频率合成技术 这是一种基于数字存储器的波形产生系统，又被称为数字波形存储直读法或直接数字波形合成(DDWS)，输出信号的频率改变必须通过更改参考时钟，或是修改波形存储器中的数据来实现 。 （1）直接数字波形合成(DDWS) （2）直接数字频率合成(DDFS) 采用了数控振荡器(NCO)硬件设计，使得输出频率控制变得更加简便。直接数字式频率合成技术DDS (Direct Digital Synthesis)是新一代的频率合成技术，它采用数字方式控制信号的相位增量，具有频率分辨率高，频率切换快，频率切换时相位连续和相位噪声低等优点而被广泛采用。 2. DDS的频带扩展 （1）DDS直接产生方法 对某些短波、超短波、米波雷达来说，由于信号中心频率不太高、绝对带宽不太大，因而可以直接采用DDS方法获得所需的雷达信号。 （2）DDS＋倍频器扩展频带方法 倍频能够同时扩展信号的中频和带宽，因而在宽带、超宽带脉冲压缩信号产生中得到普遍应用。 （3) DDS上变频扩展频带方法 上变频是一种升高频率的变换电路，它将原始信号和本地振荡信号同时加到非线性元件(变容管等)上，从而获得两个频率之和的更高频率信号的过程。 （4) DDS+PLL扩展频带方法 采用DDS与锁相环(PLL)技术是实现宽带、超宽带雷达信号的又一种十分有效的技术途径，通过PLL锁相倍频可获得低噪声、低杂散、高频谱纯度和高捷变频波形，其速度仅次于DDS＋倍频扩展方案 。 3. 频率合成器的技术指标 1）频率范围 频率范围是指频率合成器输出的最低频率fomin和最高频率fomax之间的变化范围, 也可用覆盖系数k=fomax/fomin表示（k又称之为波段系数）。 2）频率间隔（频率分辨率） 频率合成器的输出是不连续的。两个相邻频率之间的最小间隔,就是频率间隔。频率间隔又称为频率分辨率。 3）频率转换时间 频率转换时间是指频率合成器从某一个频率转换到另一个频率,并达到稳定所需要的时间。它与采用的频率合成方法有密切的关系。 4）准确度与频率稳定度 频率准确度是指频率合成器工作频率偏离规定频率的数值,即频率误差。而频率稳定度是指在规定的时间间隔内,频率合成器频率偏离规定频率相对变化的大小。 5）频谱纯度 影响频率合成器频谱纯度的因素主要有两个,一是相位噪声,二是寄生干扰。相位噪声是瞬间频率稳定度的频域表示,在频谱上呈现为主谱两边的连续噪声,如图所示。 §5.2 DDS的结构和原理 图5-10 DDS的基本结构 包括相位累加器、波形存储器、数模转换器、低通滤波器和参考时钟五部分。在参考时钟的控制下，相位累加器对频率控制字 进行累加，得到的相位码 对波形存储器寻址，使之输出相应的幅度码，经过数模转换器得到相应的阶梯波，最后经低通滤波器得到连续变化的所需频率的波形。 1、DDS的基本原理 图5-11 相位累加器原理框图 相位累加器是用来实现线性数字信号的逐级累加，信号范围从0到累加器的满偏值。相位累加器由N位加法器与N位寄存器级联构成。每来一个时钟脉冲 ，加法器将频率控制字K与寄存器输出的累加相位数据相加，再把相加后的结果送至寄存器的数据输入端。寄存器将加法器在上一个时钟作用后所产生的相位数据反馈到加法器的输入端，以使加法器在下一个时钟作用下继续与频率控制字进行相加。这样，相位累加器在时钟的作用下，进行相位累加，当相位累加器累加满量时就会产生一次溢出，完成一个周期性的动作。 2、DDS的特点