雷達信號波形的產生有兩種基本方法，即模擬法與數字法。隨著數字技術的發(fā)展，在產生復雜雷達信號波形方面，數字產生方法越來越顯示出其優(yōu)越性。直接數字頻率合成(DDS)技術是一種新型的波形產生技術。與傳統的模擬技術波形產生法相比，DDS技術波形產生方法的優(yōu)點在于：波形選擇靈活、波形格式豐富、可產生任意波形輸出、相位連續(xù)、可編程及穩(wěn)定度高、易于調整及控制靈活、集成度高且電路簡單等，而且可通過數控電路對DDS輸出波形的頻率、幅度、相位實行精確的控制。雷達信號波形產生系統可作為雷達系統性能測試的信號源。
1 系統概述
　　基于DDS技術的雷達波形產生系統如圖1所示。系統主要由DDS芯片AD9854、單片機芯片89C51、鍵盤控制與顯示電路、時序控制電路及高速開關等組成。

　　雷達波形產生系統可產生的信號樣式包括：單頻連續(xù)波" title="連續(xù)波">連續(xù)波、單頻脈沖、線性調頻" title="線性調頻">線性調頻脈沖(Chirp)，其波形圖分別如圖2、圖3和圖4所示。

　　系統工作過程如下：系統初始化后由鍵盤通過鍵盤控制電路向單片機輸入波形樣式產生碼及波形產生所需參數，AD9854在單片機系統的控制下，按指令要求產生各種幅度、各種頻率及調制方式的信號。
　　需產生單頻連續(xù)波時，只需將產生連續(xù)波的頻率和幅度等數值，由單片機寫入到AD9854相應的控制寄存器中，然后由單片機P1.3向AD9854(UPDATE腳)發(fā)數據更新脈沖，AD9854便輸出相應的單頻連續(xù)波信號，經帶通濾波器抑制雜散干擾并放大后，通過射頻開關輸出，射頻開關在單片機P1.5控制下，一直處于導通狀態(tài)，使系統輸出連續(xù)波。
　　需產生單頻脈沖時，對AD9854的編程與產生單頻連續(xù)波時是相同的，此時AD9854輸出相應的單頻連續(xù)波信號，而周期脈沖的形成則依靠TH計數器組和TL計數器組來完成。TH計數器組計數時，輸出控制信號控制射頻開關導通，TL計數器組計數時，射頻開關不導通，系統輸出單頻脈沖信號" title="脈沖信號">脈沖信號。TH和TL計數器組的預置數由單片機編程通過鎖存器" title="鎖存器">鎖存器提供。根據實際需要編程單片機向鎖存器輸出所需預置數，可產生周期(TL+TH)和脈寬(TH)可變的單頻脈沖，其波形如圖3所示。
　　AD9854的特點之一是可以產生線性調頻脈沖(chirp)，只需對頻率調諧字(FTW1)、頻率步進" title="步進">步進字(DFW)、頻率步進時鐘字(RRC)和特殊功能寄存器作適當編程，AD9854即可按照規(guī)定的起始頻率、步進斜率和步進方向產生線性調頻脈沖，其波形如圖4所示。
　　具體控制過程如下：啟動一次Chirp模式后，將產生線性調頻脈沖所需參數寫入AD9854中FTW1、DFW和RRC寄存器，并由每一個TL脈沖上升沿向AD9854發(fā)出Update Clock脈沖，將FTW1、DFW和RRC寄存器中工作參數送入AD9854內核，AD9854輸出的線性調頻信號經由TH計數器組控制的射頻開關輸出，這樣系統便輸出線性調頻脈沖。
2 系統硬件電路及軟件設計
2．1系統硬件電路
2.1.1 單片機與DDS的數據接口
　　AD9854是一個高性能、多功能、使用簡單的DDS芯片。AD9854與89C51單片機采用數據傳輸率高的并行接口，通過對單片機的編程，由AD9854的8位數據線和6位并行地址線向AD9854內部控制寄存器寫入需要的控制字，即可實現所需功能。
　　這里采用電平轉換芯片把單片機和TTL集成電路所需的5V電平轉換為DDS所需的3.3V電平，以實現單片機和DDS的電平轉換。
2.1.2 TH和TL計數器組
　　TH和TL計數器組的功用是產生隨需要而變化的雷達脈沖信號的重復周期和脈沖寬度，脈沖寬度由TH計數器計數時間確定，脈沖間歇時間由TL計數器計數確定，兩者之和為脈沖信號的重復周期，其時間關系如圖3所示。
　　TH和TL計數器組的組成是相同的，都是由三片計數器74F161按一定方式連接組成12位二進制計數器，計數值最大可達2¹²=4096。如果計數器的計數時鐘CLK為1MHz(T=1μs)，則TH和TL計數器組的計數時間分別可達4096μs，完全可以滿足多種雷達脈沖信號對脈寬和重復周期的要求。
　　單片機P0口輸出的不同數值經鎖存器向TH或TL計數器組并行置數，可使計數器組以微秒為單位，計數時間在4096μs內任意設定。如脈寬為600μs，則對TH計數器組并行置數為4096－600=3496(3496需轉換為二進制數)，在計數時鐘CLK的作用下，TH計數器組從3496開始計數到4096，此時計數器組輸出Q0～Q11為全“1”，再通過與非門輸出低電平到計數器的使能控制端，使計數器停止計數，計數時間為600μs。
　　單片機P0口輸出TH和TL所需的數值到鎖存器，鎖存器在來自P1.0和P1.1的跳變信號作用下，分別將TH和TL數值鎖存。 TL計數器組在來自P1.2的跳變信號作用下，使鎖存器輸出數值并行置數到TL計數器組里，計數時間可根據需要在4096μs內任意設定。TH和TL計數器組設計成互鎖控制，即TH計數器組計數時，TH計數器組輸出經邏輯電路，控制TL計數器組停止計數；反之TL計數器組計數時，TH計數組器計數停止計數。這種設計達到了盡可能減少占用單片機的工作時間，使單片機能以更高的速度處理波形產生所需數據，實現快捷的控制。
2.1.3 鍵盤控制與顯示電路
　　鍵盤控制與顯示電路由鍵盤/顯示接口芯片8279、譯碼器、鎖存器、4×5鍵盤、8位LED和LED驅動器等組成。
　　鍵盤中有數字鍵0～9以及與數字鍵配合使用的確認鍵、命令(功能)鍵(F、PF、LF、JF、TH、TL、DFW)和清除鍵。命令鍵和數字鍵控制波形產生系統產生不同樣式和波形參數的雷達信號波形，其中各命令鍵所代表的功能是：F表示系統輸出連續(xù)波；PF表示系統輸出單頻脈沖波；LF表示系統輸出線性調頻脈沖；JF表示跳頻功能；TH表示脈沖信號寬度；TL表示脈沖間歇時間寬度；DFW表示調頻頻率步進控制字。清除鍵用于清除各鍵輸入。功能鍵按下后，波形參數(工作和跳頻步進頻率數值、脈沖信號寬度、重復周期數值以及頻率步進控制字)可由數字鍵設定，然后再按確認鍵確認。
　　顯示器采用8位8段LED數碼管和編碼掃描方式顯示。LED₀-～LED₁顯示波形參數單位(頻率單位為MHz，TH和TL為μs)；LED₂-～LED₅顯示波形參數數值；LED₆-～LED₇ 顯示產生波形的樣式。
2．2 軟件設計
　　軟件采用結構化、模塊化設計。其主要的功能模塊有：AD9854初始化模塊、鍵盤輸入和顯示處理模塊、單頻連續(xù)波模塊、單頻脈沖波模塊和線性調頻脈沖波模塊。控制CPU選用89C51，各模塊采用匯編語言編程，其系統程序流程圖如圖5所示。