理论教育 如何产生宽带波形信号?

如何产生宽带波形信号?

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:所以,单纯的DDS 或DDWS 方式仅适合窄带应用场合,在高性能宽带应用场合必须采用相应的扩频技术对DDS 或DDWS 方式产生的窄带信号进行带宽扩展,从而最终产生宽带波形信号。根据以上分析,结合频综在机载设备上工程应用的可靠性与环境适应性等因素,我们采用了相对较为稳妥的“DDS+微波宽带倍频”方式实现宽带波形信号。DDS 产生P 波段的最大信号带宽250 MHz 的波形信号,然后经过两次二倍频将DDS 输出信号倍频到S 波段,带宽扩展为1 GHz。

如何产生宽带波形信号?

随着大规模集成电路技术和工艺的快速发展,目前的复杂波形信号几乎全部采用数字技术实现,主要有DDFS(也简称为DDS,直接数字频率合成)和DDWS(直接数字波形合成)两种方式。DDS 和DDWS 两种方式都具有频率分辨率高、跳频速度快、相位噪声性能好、能够产生多种复杂波形信号、波形控制与产生灵活等诸多优点,但是这两种方式都受到目前D/A 转换器最高工作时钟的限制,导致其输出带宽受限,目前主流的DDS 和DDWS 输出频率都在L 波段以下,再考虑到实际工程应用中对其输出信号的谐波与杂散指标都有一定的要求,其有效利用带宽将进一步受限。另外,DDS 和DDWS 的窄带杂散指标好,但是其宽带杂散指标较差。所以,单纯的DDS 或DDWS 方式仅适合窄带应用场合,在高性能宽带应用场合必须采用相应的扩频技术对DDS 或DDWS 方式产生的窄带信号进行带宽扩展,从而最终产生宽带波形信号。

由于DDWS 采用波形只读方式,工作时需要对波形数据进行实时高速加载与读取操作,需要采用高速D/A、高性能FPGA、多片高速存储器并行操作,以及相关外设等配置才能实现系统功能。与DDS 相比,DDWS 方式可实现更高的数据率,可以获得较高的线性度,但是其系统复杂度相对较高,成本和功耗都比DDS 要高,而且由于存在多个高速数据链路,其系统难度相对较高,环境适应性也不如DDS。

根据以上分析,结合频综在机载设备上工程应用的可靠性与环境适应性等因素,我们采用了相对较为稳妥的“DDS+微波宽带倍频”方式实现宽带波形信号。DDS 产生P 波段的最大信号带宽250 MHz 的波形信号,然后经过两次二倍频将DDS 输出信号倍频到S 波段,带宽扩展为1 GHz。(www.daowen.com)

为了尽量保证宽带波形信号的带内特性,我们选用了具有良好宽带特性的微波无源二倍频器和宽带放大器;另外,带通滤波器的带内特性也会对宽带信号的相位造成一定的影响,在设计中对带通滤波器的群延时特性进行了严格控制,保证带通滤波器的群延时变化在可以接受的范围内,从而确保最终输出宽带复杂波形信号的性能。宽带波形信号产生框图如图2 所示。

图2 宽带波形信号产生框图

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