【導讀】的形式得到較大的時帶寬積，從而改善了距離分辨率和抗干擾性能，已成為現(xiàn)代雷達廣泛采用的一種信號。通常，線性調頻信號是利用壓?？卣袷幤鳟a生，其線性度較差，影響測距和測速雷達的測量精度。電路是采用AD9913等芯片來實現(xiàn)，線性度的設計指標能滿足雷。達的測量精度需要。

　　

【正文】 口 SAW 諧振器的等效電路 對于 600MHz 以下頻段，電 路結構明顯類似晶體穩(wěn)頻的 Colpitts 振蕩器。如圖 513所示。 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 24 圖 513 使用單端口 SAW 諧振器的正弦波振蕩器 用 參 考 面 把 電 路 分 無 源 部 分 和 有 源 部 分 ， 有 源 部 分 的 阻 抗 為? ? ? ?R e ImZ ia j Z ia? ，無源部分阻抗為 ? ? ? ?R e ImZ ip j Z ip? 。起振條件： ? ? ? ?Re Im 0Zi a j Zi p?? （ 51） ? ? ? ?Im Im 0Zia Zip?? （ 52） 這樣 Re{Zia}必須為負，所以稱為負阻振蕩器， SAW 要工作于串聯(lián)諧振頻率上。對于 500MHz～ 1GHz，電路結構類似晶體的 Pierce 振蕩器，工作于串聯(lián)諧振頻率。框圖如圖 514 所示。 圖 514 使用雙端口 SAW 諧振器的振蕩器 起振 條件為： 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 25 1G a b? ? ? （ 53） 1 2 3 4 36 0P P P P P nX? ? ? ? ? ? （ 54） SAW 內部電容也是 Cp1 和 Cp3 的一部分，依靠 PCB 可去掉一部分電容。仿真時使用三極管的 S 參數和 SAW 的等效電路（最好使用 L、 C、 R 的高頻等效電路），測量 S11 和 Z1。電路圖如圖 515 所示。 圖 515 仿真電路 起振條件： ? ?11 1Mag S ? （ 55） ? ?11 0Ang S ? （ 56） AD8343 混頻器 混頻器由 analog device 公司的混頻器芯片 AD8343 構成。 AD8343 是一種高性能的有源混頻器 ， 它的基本特性如下 ： (1) 工作帶寬可以達到 ； (2) 變頻增益為 ； (3) 輸入 IP3 為 ； 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 26 (4) 本振輸入功率最小可以達到 12dBm； (5) 噪聲系數為 ； (6) 輸入 1dB 壓縮點的最大值是 ； (7) 本振端口 LO、中頻端口 IF、射頻端口 RF 等端口都是差分端口 ； (8) 本振端口的輸入阻抗為 50Ω； (9) 電源電壓是 5V。 其功能結構見圖 516。圖 517 和 518 分別是 AD8343 的 引腳圖和增益隨溫度的變化曲線，可看出， AD8343 的增益是較穩(wěn)定的。 圖 516 AD8343 功能結構圖 圖 517 AD8343 引腳圖 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 27 圖 518 AD8343 增益變化 匹配電路設計 我們知道，匹配電路是為了達到最大功率傳輸。在調頻信號發(fā)生器中，本地振蕩器與混頻器、 DDS 與混頻器，以及混頻器與輸出接口之間都需要設計匹配電路（具體見圖 51） 。這里，匹配電路可完成兩大功能，一是匹配混頻器與源信號之間的阻抗；二是提供直流偏置。由于混頻器采用差分輸入，所以對于單端 口源信號或輸出接口還需設計匹配 轉換電路，見 圖 519。 圖 519 匹配轉換電路 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 28 第 6章 基于 DDS 的調頻信號發(fā)生器的性能 分析 基于 DDS 的調頻信號發(fā)生器的性能指標 根據 圖 51 所實現(xiàn)的 電路 可 達到性能指標為： 1． 中心頻率： 640 MHz 2． 調頻帶寬： 560 MHz 3． 調頻周期： 1 ms 4． 調頻信號線性度： 百 萬分之一 5． 可使用溫度范圍： 40℃ 85℃ 從以上指標可看出，所設計的基于 DDS 的調頻信號發(fā)生器能 滿足高精確度測距、測速雷達的使用要求。 線性度性能比較 所設計 基于 DDS 的調頻信號發(fā)生器的線性度與傳 統(tǒng)方法的比較見表 61 。可看出，在線性度方面，所設計發(fā)生器比 延時鎖相校正的壓控振蕩器 還要高一個數量級。利用此技術生產的雷達除民用外，也可用于精確定位的導彈的制導。 表 61 線性度比較 序號 線性調頻信號來源 線性度（ %） 1 無校正的壓控振蕩器 5 2 開、閉環(huán)校正的壓控振蕩器 3 延時鎖相校正的壓控振蕩器 4 基于 DDS 的信號發(fā)生器 電路實現(xiàn)的材料清單和成本 電路實現(xiàn)的材料清單和成本見表 62，其中 PCB 基板材料采用 FR4，為雙層板。 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 29 表 62 材料清 單和成本 序號 品名 型號 封裝方式 成本價 (元 ) 1 DDS AD9913BCPZ LFCSPVQ 100 2 振蕩器 ADF43607BCP LFCSP 50 3 混頻器 AD8343ARU TSSOP 50 4 貼片電容 100p/1n/5 貼片電阻 50/1k/6 貼片電感 7 PCB 板 FR4 (厚 ) 100 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 30 第 7章 結束語 基于 DDS 的高線性度調頻信號發(fā)生器的研究 ,對于雷達系統(tǒng)以及雷達目標識別系統(tǒng)的研制、研究具有重要的意義。本文論述了一種采用 DDS 技術以及數字上變頻電路產生寬帶線性調頻信號。該信號可應用于雷達的測距、測速以及雷達的目標識別系統(tǒng)的研究、試驗。此外，本系統(tǒng)還可作為通用的任意波形發(fā)生器使用。 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 31 參考文獻 [1] 張明友，汪學剛，雷達系統(tǒng)（第二版） [M]，電子工業(yè)出版社， 2021 [2] 陳曾平，雷達目標結構特征識別的理論與應用 [D]，長沙：國防科技大學博士學位論文， 1994 [3] 張長隆，李 綱，周良柱，通用地面雷達雜波模擬器的設計與實現(xiàn) [J],現(xiàn)代雷達， 2021， 25（ 7）： 14～ 16 [4] An Jianping, Jin Song, Wide Band Fast Hopping Frequency Synthesizer for Radar[J], Joumal of Beijing Institute of Technology, 1997, 17(6): 776～ 778 [5] 朱寧，基于 DDS 技術的毫米波雷達收發(fā)器頻率綜的研制 [D] [6] Kliene G, Direct Digital Synthesis DDS, Electronics[J], 1992, 18(197): 52～ 55 [7] 朱慶福，習友寶，董利芳，基于 DDS 驅動 PLL 結構的寬帶頻率合成器設計[J]，現(xiàn)代電子技術， 2021 [8] David Buchanan, Chose DAC for DDS System Applicationgs [J], Microwaveamp。. RF. Aug 1992:89～ 98 [9] Frank Goodenouch,500 MHz 12bit DAC Creates 100 MHz Signals, Electronics Design [J], Feb 1992:41～ 45 [10] 樂翔，秦士，基于鎖相環(huán)的調頻脈沖發(fā)生器 [J]，北京：清華大學學報， 1997，37（ 10）： 34～ 36 [11] Kroupa V F, Jitter and Phase Noise in Frequency Dividers[J], IEEE Transaction on Instrumentation and Measurement, 2021, 53(5): 163～ 167 [12] Yonghong Zhang, Xiaohong Tang, Yong Fan, Zhengde Wu, Frequency Sources in Wbang Radar Frontend with Low Phase Noise [J], Int J Infrared Milli Waves, 2021 [13] Wenqin Wang, Aanlysis of waveform errors in milimeterwave LFMCW synthetic aperture radar Int J Infrared Milli Waves[D], 2021 [14] 楊俊嶺，李綱， DDS 芯片及其在雷達回波生成系統(tǒng)中的應用 [J],現(xiàn)代雷達，2021， 25（ 8）： 47～ 50 [15] 陳曾平、王偉，實用雷達目標回波波形發(fā)生器在雷達目標識別中的應用 [J]，數據采集與處理， 1999 寧波工程學院本科畢業(yè)設計論文 32 致謝 大學四年即將結束，在老師的辛勤教誨下，我的學業(yè)也大有所成，由此，我衷心的感謝我院各位老師的教導！ 本次的畢業(yè)設計是在 朱仁祥老師 的悉心指導下完成的。在整個畢業(yè)設計過程中，朱老師不僅傳授我科學的研究方法以及扎實的專業(yè)技能，而且更為重要的是朱 老師嚴謹的治學精神和認真的學術態(tài)度將使我終身受益，特別是在畢業(yè)設計期間，朱老師投入了大量的心血指導我完成設計。在此，我向導師致以誠摯的謝意。