FPGA-DSP控制DDS实现高速雷达发射机设计

"FPGA/DSP高速稳定雷达发射机设计 (2015年) - 应用科技 - 第42卷第1期 - 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院" 这篇论文主要探讨了如何利用现场可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理器（DSP）来设计一个高速稳定的雷达发射机，以解决直接数字式频率合成（DDS）芯片无法直接生成多种信号波形的问题。以下是对该设计的详细解释： 1. 直接数字式频率合成（DDS）原理：DDS是一种通过数学运算产生精确频率的方法，它通过改变相位累加器的初始相位值来改变输出频率。DDS通常由相位累加器、频率控制字、查表器（ROM）和D/A转换器组成。DDS的优点在于能快速切换频率并提供高频率分辨率。 2. FPGA与DSP结合的优势：FPGA具有高度可配置性和并行处理能力，适合用于快速、灵活的硬件逻辑实现。而DSP则擅长执行复杂的数学运算，如浮点运算，适用于控制DDS和信号处理。通过FPGA和DSP的协同工作，可以实现更高效、更稳定的信号生成。 3. 雷达发射机硬件电路设计：硬件设计包括DDS芯片、FPGA、DSP以及相关的接口和控制电路。FPGA用于配置DDS芯片，根据DSP提供的指令生成所需的频率。同时，为了提高雷达系统的稳定性，设计中包含了一个监控和控制DSP工作状态的模块，确保DSP能稳定控制DDS产生所需的波形。 4. 软件编程：DSP的软件部分负责计算频率控制字，并将其发送给FPGA，FPGA根据这些控制字调整DDS的工作状态。此外，软件还包括错误检测和故障恢复机制，以确保整个系统的可靠性。 5. 测试结果：经过测试，设计的雷达发射机可以生成包括普通连续波、FSK（频率移键控）信号和单频脉冲信号在内的多种波形，频率范围在0到100MHz，频率稳定度达到了1%。这一结果验证了设计方案的有效性和实用性。 6. 关键技术：DDS技术、FPGA的硬件编程、DSP的信号处理能力以及系统状态监控是这个设计中的关键技术点。这些技术的应用使得雷达发射机能够实现高速频率变化和信号波形的多样化，提高了雷达系统的灵活性和性能。 该论文提出了一个创新的解决方案，通过FPGA和DSP的联合控制，克服了DDS芯片的局限性，实现了高速稳定雷达发射机的设计，对于雷达系统的发展具有重要的理论和实践意义。