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基于DSP的数字上变频设计毕业答辩 基于DSP的数字上变频设计 内容提要 ◆ 选题意义 ◆ 数字上变频原理 ◆ FMICW体制分析 ◆ 硬件电路设计 ◆ 软件系统设计 ◆ 总结 选题意义 ◆ 高频地波雷达发展现状 根据探测目标的性质，基于硬件、面向用途； 功能比较单一，缺乏灵活性； 探测任务变更，原有的设备可能无法胜任。 ◆ 发展需求 不变更硬件系统， 雷达技术指标和参数可灵活设置。 ◆ 软件无线电核心思想 构造一个具有开放化、标准化、模块化的通用 硬件平台，使A/D和D/A尽量接近天线，并通 过软件加载实现各种无线通信系统的不同功能。 中频信号：40.5MHz，射频信号：2MHz～30MHz，本振信号：40.5MHz～70.5MHz。 数字上变频原理 ◆ 多速率信号处理理论 ◆ 高效数字滤波理论 ◆ 数字混频理论 多速率信号处理 提高了时域分辨率，而频谱结构并没有改 变；输出频率提高。 ◆ 抽取 降低数据率和载频， 但会造成频谱混叠。 数字滤波器 ● 通带误差容限=阻带误差容限； ● 零值多，卷积运算中的乘法次数可减少一半，故它特别适合于进行 倍内插或抽取。 ◆ 积分梳状滤波器(CIC) FMICW体制分析 扫频带宽 ，扫频时宽 ， 扫频斜率 ， 发射脉冲周期： ，脉冲宽度 ， 帧周期 。 ◆ FMICW发射信号可以描述为： ◆ 距离谱解析 ◆ 速度-多普勒谱解析 FMICW体制性能分析 ◆ 最大探测距离 硬件电路设计 数字上变频器AD9857 ◆ AD9857内部结构 片外存储器 ● 十纳秒级 ● FLASH代替ROM 硬件模块设计 ◆ 电源模块 ◆ 片外存储器接口电路 ◆ C5409与AD9857接口 ◆ 电平：+5V，+3.3V，+1.8V； ◆ 数模分别供电； ◆ 转换芯片功率与消耗功率。 C5409片外存储器配置 C5409与AD9857接口 ◆ 串口通信 ● 工作方式的选择，频率控制字的设定等； ● SPI接口：能和多种微处理器、微控制器 连接，能和大部分传输模式兼容； ● 相关引脚： CLKX/CLKR（串口时钟1)----SCLK DX/DR(串口数据输出/输入)---SDO/SDIO FSX/FSR(串口同步1)---SYNCIO ◆ 并口通信 ● 传输数据； ● 相关引脚： D15～D2----DATA13～DATA0（14位数据线） INT1----PDCLK（并口时钟） XF ----TxENABLE（并口传输使能） C5409与AD9857接口硬件连接图 PCB设计 两层板，弥补不足： ◆ 布线时尽量将信号线布在元件面，减少 过孔的数量。 ◆ 避免在AD9857器件下面走数字线 ，避 免数字线和模拟线交叉。 ◆ 用地线屏蔽高速时钟信号， 避免把噪声 辐射到线路板上的其他部分。 ◆ 模拟电源和数字电源要独立，电源输入 端使用高质量的去耦电容。 ◆ 输出的负载应该尽可能地靠近AD9857， 以便减小寄生电容和寄生电感。 参数设计 ◆ 设计要求 雷达发射采用FMICW体制； 中频信号： ； ◆ AD9857参数设计 固定内插因子：4； 时钟倍频因子：4～20； 内插因子N：2～63； DAC输出增益控制字：增益范围0～1.9921875。 可用作数控衰减器。 ● 基带信号初始采样频率：200KHz; 在DSP内第一次内插倍数：5; ● AD9857输入参考时钟：40MHz; 时钟倍频因子：4; 内插因子N：40； 为何要进行两次内插？ 数字上变频系统程序设计 主要包括： ◆ 数字基带信号处理程序； ◆ 串口通信子程序； ◆ 并口数据传输中断子程序； 调试软件采用TI公司的CCS2.0，调试程序通过Wintech的XDS510仿真器下DSP中。 算法验证 ◆ 正交的两路信号频谱结构 相同，相位相差90°。 ◆ I、Q两路实信号交替进入 AD9857的，构造复数结构 体，将实部和虚部交替存 储在内存空间上。 a.5倍内插后的信号（未滤波） ◆ 频谱压缩，产生高频镜像， 镜像以原采样频率的N 倍重