VXI总线专用中频信号源的设计

    摘要：介绍了VXI总线C尺寸专用中频信号源的设计，重点描述了VXI总线接口威廉希尔官方网站 和用DDS实现的幅度可控的捷变频信号源威廉希尔官方网站 。该模块已成功应用于实际的VXI总线雷达自动测试系统中。

    关键词：VXI 信号发生器 DDS FPGA

ＶＸＩ总线系统将计算机技术、测控技术和接口技术等多种高新技术紧密结合起来，具有结构紧凑、数据吞吐能力强、可靠性强等优点，成为自动测试系统的优秀平台。直接数字合成技术（ＤＤＳ）提供传统频率合成方法难以实现的高分辨率、高频率转换速度及相位的连续性，这使得ＤＤＳ具有广泛的应用前景。导弹雷达导引头的研制及生产是一个相当复杂和精密的过程。为实现导引头自动测试系统，研制了ＶＸＩ专用信号源模块。这里采用ＶＸＩ总线专用接口芯片ＩＴ９０１０与可灵活配置的ＦＰＧＡ器件设计ＶＸＩ总线接口威廉希尔官方网站 ，采用ＤＤＳ技术直接实现幅度可控的中频信号威廉希尔官方网站 。

    一般的雷达中频目标回波信号可以简单描述为：

ｓ（ｔ）＝∑Ａｎ·ｒｅｃｔ（αｔ－β）ｃｏｓ（２πｆｄｔ＋φ）   （１）

式中，Ａｎ是回波起伏包络，ｒｅｃｔ（ｔ）是矩形函数，α、β是目标回波参数，ｆｄ、φ是回波多普勒频率及初相。

１ 模块设计

ＶＸＩ专用信号源，模块包括ＶＸＩ接口威廉希尔官方网站 和功能威廉希尔官方网站 两部分，如图１所示。ＶＸＩ总线接口威廉希尔官方网站 接收０槽控制器的信息。目标信息数据通过ＶＸＩ总线下传到信号源模块，通过时序控制威廉希尔官方网站 ＩＩ控制ＤＤＳ输出包含多谱勒信息的中频信号，通过时序控制威廉希尔官方网站 Ｉ控制ＤＡＣ输出以控制ＤＤＳ输出信号幅度，从而获得含有目标参数的雷达和信号、方位差以及俯仰差中频信号三路信号。

ＶＸＩ总线模块分为四种器件，寄存器基器件、消息基器件、存储器基器件和扩展基器件。寄存器基器件实现简单、成本低，这里采用ＶＸＩ专用寄存器基器件接口芯片ＩＴ９０１０。它集成了ＶＸＩ总线寄存器基器件所需的功能，配以简单辅助威廉希尔官方网站 即可实现ＶＸＩ总线系统初始化、地址译码、中断控制、时序控制等功能。ＦＰＧＡ采用ＡＬＴＥＲＡ公司ＥＰ２０Ｋ１００芯片，其灵活的可重新配置特性为设计人员实现接口威廉希尔官方网站 提供了极大的方便，并配合ＩＴ９０１０完成接口初始化等功能。

直接数字频率合成技术是一种先进的频率合成技术，具有简单、灵活的特点。ＤＤＳ输出频率ｆ０为：ｆ０＝(K/2N)ｆｃｌｋ

    其中，Ｋ为频率控制字，Ｎ为ＤＤＳ相位累加器字长，ｆｃｌｋ为ＤＤＳ时钟。ＤＤＳ采用美国ＡＤ公司的ＡＤ９８５０。ＤＤＳ工作时钟频率为１００ＭＨｚ?熏频率分辨率大于０．０２３３Ｈｚ，频率转换时间约为２７０ｎｓ。信号发生威廉希尔官方网站 由ＦＰＧＡ构成的时序控制威廉希尔官方网站 Ｉ与ＡＤ９８５０威廉希尔官方网站 构成，频率控制字由数学模型产生，通过ＶＸＩ接口传送到ＤＤＳ，输出指定频率的中频信号。ＤＤＳ采用串并行工作方式，频率控制字写入完毕，在更新控制信号的控制下，输出新的频率值信号。如果相位控制位的数据没有改变，则输出频率的相位是连续的，这是ＤＤＳ的一个突出的优点。

通过改变ＡＤ９８５０配置脚Ｒｓｅｔ中流过的电流可以直接控制ＤＤＳ输出幅度，幅度控制威廉希尔官方网站 由ＦＰＧＡ构成的时序控制威廉希尔官方网站 ＩＩ、ＤＡＣ和ＤＤＳ威廉希尔官方网站 构成。幅度控制量由数学模型产生，其符号表示角误差信号相位，通过控制ＤＤＳ相位控制字来确定ＤＤＳ输出信号移相＋π／２或－π／２；幅度控制量大小与角误差信号大小成正比，通过ＶＸＩ接口由ＤＡＣ威廉希尔官方网站 转换成模拟信号来控制ＤＤＳ输出信号幅度，从而获得含有目标参数的和、方位差以及俯仰差三路中频信号。幅度控制威廉希尔官方网站 如图２所示。

图3 输出信号频谱及相位噪声图

２ 测试结果

ＶＸＩ信号源模块采用４层威廉希尔官方网站 板设计，采取了隔离、滤波、屏蔽等电磁兼容措施，取得了比较好的指标。用Ａｇｉｌｅｎｔ频谱仪Ｅ４４４０１对模块产生的中频标准正弦信号进行测试，相位噪声优于－１００ｄＢｃ／Ｈｚ，输出信号幅度为－５０ｄＢｍ～１０ｄＢｍ可调，分辨率为１ｄＢｍ。若外接ＨＰ８４９６Ｂ衰减器，输出信号幅度可以达到－１３０ｄＢｍ。输出频谱及相位噪声如图３所示。

将电子技术领域中新的研究成果（如ＤＤＳ、ＦＰＧＡ和ＤＳＰ等技术）不断应用于仪器系统中，必将简化仪器设计，提高仪器性能，降低仪器造价。ＶＸＩ总线仪器有着传统仪器不可比拟的优点，在自动测试等领域中得到了广泛的应用。本文研制的基于ＶＸＩ总线的Ｃ尺寸专用中频信号源模块已成功应用于实际的ＶＸＩ总线雷达自动测试系统中。