AD9856型上变频器在雷达回波模拟器中的应用
作者：西安电子科技大学 侯智鹏 冯小平
摘 要：AD9856是美国ADI生产的正交数字上变频器,文中介绍AD9856的基本工作原理和使用方法,给出该电路在雷达回波模拟器中的应用。
1 引言
雷达回波模拟在雷达系统的设计、改进和定型中具有十分重要的意义。AD9856是美国ADI生产的正交数字上变频器,其内部集成了1个高速直接数字频率合成器(DDS)、1个12位高速、高性能数/模转换器、时钟倍频电路、数字滤波器及其他数字信号处理功能模块。它具有低成本、低功耗、体积小、动态范围大等优点,可以处理来自DSP的成型后的基带抽样值序列,将其上变频变为中频,产生雷达回波的中频模拟信号。AD9856可以应用在通信和雷达等系统中。
2 AD9856的工作原理
2.1 AD9856的基本功能
AD9856的基本特性和技术指标如下：
●+3V单电源供电;
●直流到80MHz的输出带宽;
●在40MHz输出频率下具有大于52dB的SF-DR,在70MHz输出频率下,SFDR大于48dB,在70MHz输出频率下的窄带SFDR大于80dB;
●有采样率可编程的内插滤波器;
●有可编程的参考时钟倍频器;
●有内置的Sinx/x补偿滤波器;
●有双向控制总线接口;
●支持突发和持续Tx二种模式;
●单频模式可用于直接频率合成。
2.2 AD9856的原理及各部分的功能
(1)数据复合和串并转换
AD9856的结构如图1所示。AD9856内部的数据格式是12bit的二进制补码。基带信号的I、Q2路数据是交替输入的,数据复合器需对输人数据进行识别,将其转换成I、Q2路并行数据流,送往下一级电路。
(2)半带滤波器(HBF)
半带滤波器(HBF)分为3级：HBFl、HBF2和HBF3。其中HBFI是47阶滤波器,HBF2是15阶滤波器,前2级HBF的联合内插损失仅为0.01dB,HBF3是可选11阶滤波器,它对信号的损耗为0.03dB。每级HBF可使数据的采样率提高1倍,为了使信号频带处于滤波器通带的平坦部分,需要提高HBF的截止频率,也就是说在数据输入AD9856之前要进行过采样。
(3)级联积分梳状滤波器
AD9856的CIC实际上是可编程的过采样滤波器,过采样率的范围是2≤R≤63。随着R的改变, CIC会引入不同的插入损耗。为了弥补这种损耗。用户可以设置CIC增益位,使得CIC的输出增大1倍。但在这种工作模式下,必须确保输出信号不会溢出。
(4)正交调制
AD9856的正交调制就是将基带信号的频谱移到所需要的载波频率上,即通常所说的上变频。正交调制所需要的余弦和正弦2路数字载波由1个高速直接数字信号合成器(DDS)产生,其频率可以通过设置相应的寄存器来控制。这2路数字载波分别与CIC输出的I、Q数据相乘,然后再进行相加或相减,即得到调制后的数字中频信号。CIC输出的I、Q数据的采样率与DDS数字载波的采样率是相同的,也就是AD9856的系统时钟采样率(SYSCLK)。所以,调制后的信号实际上是一组采样率为SYSCLK的数据流。
(5)数/模转换
调制后的数字信号要经过12位的DAC转换成模拟信号。DAC通过零阶保持实现数/模转换。由于存在零阶保持效应,所以其输出信号的频谱实际上是被SINC包络加权过的。因此需要在DAC前面加上1个反SINC型滤波器(ISF)对输人数据流进行处理,以校正SINC包络造成的失真。而数/模转换会在n*SYSCLK±fCARRIER(n=1,2,3)处产生干扰信号,这些干扰信号可以通过1个外接RLC滤波器滤除。一般情况下,使用1个7阶椭圆低通滤波器即可。AD9856提供2路互补的2个电流输出,输出电流的满额值IOUT范围是5mA～20mA,可以通过其25引脚的DAC RSET,来设置。其关系为 RSET=39.936/IOUT
(6)控制单元
