2021年 01月 07日 星期四
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基于STC12C5410单片机和AD9957实现雷达上变频器的设

来源:未知     作者:威廉希尔     发布时间:2021-01-07 11:29         

  的作用是将产生的雷达信号混频成射频信号,经信号放大,达到发射机所需的功率,经滤波后将信号送至发射机,通过雷达天线发射。一般雷达的上变频电采用混频方式设计,由组成,设计存在电复杂、稳定度不高、调试困难等缺点。因此,选择QDUC器件AD9957为核心设计雷达上

  AD9957是一款1GS/s速度正交数字上变频器(ODUC),它有18I/Q数据通道和14位D/A转换器,具有频率转换时间短、频率分辨率高、频率稳定度高、输出信号频率和相位可快速程控切换、器件体积小、功耗低等优点,因此可以很容易地对信号进行上变频操作。该器件还拥有250MHz的I/O数据吞吐量速率,相位噪声小于-125dBc/Hz,SFDR(无杂散动态范围)大于80dB,具有增强数据吞吐量的串行I/O端口(SPI),内置多器件同步功能,可采用软件/硬件控制以降低功耗,支持测试向量和幅度斜坡式控制功能,1.8V供电,超低功耗。

  AD9957支持高达400MHz输出的QDUC,内部集成有高速DDS、14bitD/A转换器、时钟倍频电和数字滤波器。通过一个公用系统时钟在器件内部同步的通道,AD9957可对由于模拟处理(例如滤波、放大)或PCB布线失配而产生的外部信号通道的不均衡进行有效的校正。AD9957的内部结构如图1所示。它由并行数据时序和控制逻辑、程序寄存器、反向正弦滤波器、内插级联积分梳状滤波器、内部时钟控制逻辑A/D转换器、数据寄存器和SPI串行通信接口控制器等组成。图中Cs为器件的片选信号输入端,低电平有效。SDIO为双向引脚,和SDO引脚一起用于串行操作的数据输入和输出。SCLK为I/O串行操作时钟输入端,在该端的上升沿写入数据,下降沿读出数据。IOUT为输出引脚,有一个互补输出端,使用时需接电阻至数字地。

  单片机选择STC12C5410,它是新一代增强型、低功耗51单片机,具有2KB非易失。E2PROM和SPI接口,非常方便与AD9957接口实现对信号的控制。同时由于STC12C5410具有先进的RISC精简指令集结构、硬件看门狗、4.PWM、8高速A/D转换、超强抗干扰、宽电压和低功耗等特点,在此作为控制器件使用。

  AD9957有多种工作模式,在此选用数字上变频工作模式。18位I数据和18位Q数据并行输入,输入过程以交叉存取的方式进行,即一组18位的I数据后面紧跟着一组18位的O数据,后面再紧跟着一组18位的I数据,以此类推。对I、Q两信号同时进行内部采样,每个采样数据以并行方式。I、Q数据通道激活后,并行数据时钟I、Q数据同步传送。引脚PROFILE和I/O_UPDATE同步并行数据时钟。

  数字频率合成器核心提供一个积分振荡器。产生一个求积分的调制数据流,数据流通过反向正弦滤波器发送。经14位D/A转换器,由此产生求积分的调制模拟输出信号。

  AD9957具有SPI串行通信接口,极易实现与单片机的通信。SPI通信是通过SDIO、SDO、CS和SCLK等引脚实现的。为能正确传送数据到AD9957的数据寄存器,需严格遵循通信命令格式及时序要求。表1为读取寄存器命令格式。命令序列由8位二进制数组成,第1位为读/写控制位,为“1”则读取寄存器数据,为“0”则向寄存器中写入数据;中间两位为无关位:最后5位为寄存器选择位,DO~D4分别对应寄存器A0~A4。图2说明向AD9957写指令或数据的操作时序。

  AD9957与单片机的通讯周期分为2个阶段,第1阶段为指令周期,当SCLK为上升沿时,将8位数据依次写入AD9957中;第2阶段为数据传送周期,此时传送波形参数的控制字。其中CS为低电平的时间必须为16个时钟的整数倍,否则将中止命令。STC12C5410单片机为了与AD9957的SPI通信相对应,单片机选择主模式作为主机工作,AD9957作为从机工作。按照AD9957的时序图要求,STC12C5410配置如下:控制位CPHA=1,前时钟沿驱动,后时钟沿采样,CPOL=0.SPICLK空闲时为低电平,前时钟沿为上升沿,后时钟沿为下降沿。SPI时钟速率选择为CPUCLK/16。

  AD9957实现的雷达上变频电的原理如图3所示。该电由QDUC器件AD9957、晶体振荡器、放大滤波电、键盘、分压电阻和单片机STC12C5410等组成。首先通过键盘向单片机发送指令参数,设置输出信号参数。单片机通过SPI接口与AD9957连接,单片机设为主工作模式,完成对AD9957内参数的写操作。为提高SPI通信的可靠性,在时钟SCLK、SDIO、SDO各线pF的对地电容以滤除干扰毛刺。由于AD9957的IOUT输出端采用电流输出方式,所以在输出端需接对地电阻,将电流信号变为电压信号。IOUT端输出范围为8.6~31.6mA,典型输出为20mA,在此选择阻值为50Ω的电阻接地,则经电流电压后,其输出电压约为1V。在输出电的后级,设计滤波放大电,以使电达到设计的输出要求,当频率发生变化时,滤波电的频幅特性使其输出电压有效值也会发生一定变化,要求在后级放大电中加入动态调节放大电,以使输出信号幅度达到要求。

  AD9957的软件设计主要完成SPI数据读取及处理工作,采用汇编语言编写,程序流程如图4所示。首先将频率写入AD9957中,再将不同的相位写入其中,使AD9957产生频率相同、相位不同的I/Q信号,在写入过程中,将“RESET”置“1”,使AD9957不输出信号;当控制字全部写入后,调整后级放大器的倍数。同时将“RESET”置“0”,使AD9957开始工作,当频率变化时,幅度保持不变。

  QDUC作为上变频电的核心,具有高稳定性、高精度、高分辨率、低功耗等优点,是上变频电的发展方向,在雷达、通讯与测量等许多方面都有重要的应用价值。

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  2000V;机器型号

  200V 芯片复杂性:12个FET或3个等效门 无铅封装可用 电图、引脚图和封装图...

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  信息 NCP1392B是一款自振荡高压MOSFET驱动器,主要针对使用半桥拓扑的应用而量身定制。由于其专有的高压技术,驱动器可接受高达600 V的体电压。使用单个电阻可将驱动器的工作频率从25 kHz调节至480 kHz。可调节欠压确保正确的体电压工作范围。内部100 ms PFC延迟定时器可确保主体下游转换器在批量电压完全稳定时打开。该器件提供固定的死区时间,有助于降低直通电流。 最小频率调整精度3% 欠压输入 100 ms PFC延迟定时器

  1 A / 0.5 A峰值电流吸收/源驱动 固定死区时间可用0.3 us,0.6 us和1.1 us 电图、引脚图和封装图...

  NBXHBA017 晶体振荡器模块,PureEdge™,156.25 MHz LVPECL,3.3 V

  信息 NBXDBB017双频晶体振荡器(XO)旨在满足当今3.3 V LVPECL时钟生成应用的要求。该器件采用高Q基波晶体和锁相环(PLL)倍频器,提供可选的156.25 MHz或312.5 MHz,超低抖动和相位噪声LVPECL差分输出。该器件是安森美半导体PureEdge™时钟系列的,可提供精确和精确的时钟解决方案。提供5 mm x 7 mm SMD(CLCC)封装,16 mm胶带和卷轴,数量为1,000。频率稳定性选项可用50 PPM NBXDBA017或20 PPM NBXDBB017。 可选输出频率 - 156.25 MHz(默认)/ 312.5 MHz LVPECL差分输出 用途高Q基本模式晶体和PLL倍频器 超低抖动和相位噪声 - 0.4 ps(12 kHz - 20 MHz) 工作范围3.3 V +/- 10% 总频率稳定性 - +/- 20PPM或+/- 50PPM...

  L1648需要一个由电感(L)和电容(C)组成的外部并联储能电。变容二极管可以包含在谐振电中,以为振荡器提供电压可变输入(V CO )。该设备还可以用于需要固定频率时钟的许多其他应用中。 MC100EL1648非常适合需要本地振荡器的应用。系统包括电子测试设备和数字高速通信。 MC100EL1648基于MC1648的V CO 电拓扑结构。 MC100EL1648采用先进的双极性工艺技术,可实现在扩展频率范围内工作的设计。 MC100EL1648的ECL输出电不是传统的式发射极输出结构,而是具有片上终端标称值为510欧姆的电阻器。这有助于将输出信号直接交流耦合到传输线中。由于这种输出配置,不需要外部下拉电阻来为输出提供直流电流径。此输出旨在驱动一个ECL负载。如果用户需要扇出信号,则应使用ECL缓冲器,例如MC10EL16线接收器/驱动器 注意:MC100EL1648不能用作晶体振荡器。 特性 典型工作频率高达1100 MHz 5.0 Vdc电源时的低功耗19 mA 相位噪声-25 dBc / Hz,25 kHz典型值 ESD:

  2 KV HBM,

  A是一款先进的高速CMOS单稳态多谐振荡器,采用硅栅极CMOS技术制造。它实现了与等效双极型肖特基TTL相似的高速运行,同时保持了CMOS低功耗。每个多谐振荡器都具有负A和正B转换触发输入,两者均可用作输入。另外包含清零输入,处于低电平时可复位单次采样.VHC123A可以在清零正转换期间触发,此时A保持低电平,B保持高电平。输出脉冲宽度由以下等式确定:PW =(R x )(C x );其中PW单位为秒,R单位为欧姆,C单位为法拉.R x 和C x 的限值为:外部电容器,C x 无外部电阻,R x V CC = 2.0V,最小值5 kohm V CC

  3.0V,最小值1 kohm输入电确保0到7V可到输入引脚,而不管电源电压如何。此器件可用于连接5V至3V系统和两个电源系统(例如备用电池)。此电可防止器件因电和输入电压不匹配而受损。 特性 高速:T A = 25°C时,t PD = 8.1 ns(典型值) 低功耗:T A = 25°C时,I CC =4μA(最大值) 有效状态:I CC =600μA(最大值),T A = 25°C时 高抗噪能力:V NIH = V NIL = 28%V CC (最小值) 所有...

  NBXDBA009 晶体振荡器模块,PureEdge™,75 MHz / 150 MHz,3.3 V

  信息 NBXDBA009双频晶体振荡器(XO)旨在满足当今3.3 V LVPECL时钟生成应用的要求。该器件采用高Q基波晶体和锁相环(PLL)倍频器,提供可选的75 MHz或150 MHz,超低抖动和相位噪声LVPECL差分输出。 LVPECL差分输出 使用高Q基本模式晶体和PLL倍频器 超低抖动和相位噪声0.4 ps(12 kHz20 MHz) 可选输出频率75 MHz(默认)/ 150 MHz 密封陶瓷SMD封装 符合RoHS标准 工作范围3.3 V 10% 总频率稳定性50 PPM...

  NBXDBA017 晶体振荡器模块,PureEdge™,156.25 MHz / 312.50 MHz LVPECL,3.3 V

  信息 NBXDBB017双频晶体振荡器(XO)旨在满足当今3.3 V LVPECL时钟生成应用的要求。该器件采用高Q基波晶体和锁相环(PLL)倍频器,提供可选的156.25 MHz或312.5 MHz,超低抖动和相位噪声LVPECL差分输出。该器件是安森美半导体PureEdge™时钟系列的,可提供精确和精确的时钟解决方案。提供5 mm x 7 mm SMD(CLCC)封装,16 mm胶带和卷轴,数量为1,000。频率稳定性选项可用50 PPM NBXDBA017或20 PPM NBXDBB017。 可选输出频率 - 156.25 MHz(默认)/ 312.5 MHz LVPECL差分输出 用途高Q基本模式晶体和PLL倍频器 超低抖动和相位噪声 - 0.4 ps(12 kHz - 20 MHz) 工作范围3.3 V +/- 10% 总频率稳定性 - +/- 20PPM或+/- 50PPM...

  NBXDBA012 时钟振荡器模块,PureEdge™,106.25 MHz / 212.50 MHz FibreChannel LVPECL,3.3 V

  信息 NBXDBA012双频晶体振荡器(XO)旨在满足当今3.3 V LVPECL时钟生成应用的要求。该器件采用高Q基波晶体和锁相环(PLL)倍频器,提供可选的106.25 MHz或212.5 MHz,超低抖动和相位噪声LVPECL差分输出。该器件是安森美半导体PureEdge™时钟系列的,可提供精确和精确的时钟解决方案。 可选输出频率 - 106.25 MHz / 212.5 MHz LVPECL差分输出 使用高Q基本模式晶体和PLL倍频器 超低抖动和相位噪声 - 0.4 ps(12 kHz - 20 MHz) 频率稳定性 - 50 PPM 工作范围3.3 V 10%...

  NBXSBA010 晶体振荡器模块,PureEdge™,100 MHz LVPECL,3.3 V

  信息 NBXSBA010单频晶体振荡器(XO)旨在满足当今3.3 V LVPECL时钟生成应用的要求。该器件采用高Q基波晶体和锁相环(PLL)倍频器,可提供100 MHz,超低抖动和相位噪声LVPECL差分输出。该器件是安森美半导体PureEdge™时钟系列的,可提供精确和精确的时钟解决方案。提供5 mm x 7 mm SMD(CLCC)封装,16 mm磁带和卷轴,数量为1,000. LVPECL差分输出 超低抖动和相位噪声 - 0.4 ps(12 kHz - 20 MHz) 输出频率 - 100 MHz 工作范围3.3 V 10% 总频率稳定性 - +/- 50PPM

  NBXSBA017 晶体振荡器模块,PureEdge™,312.5 MHz LVPECL,3.3 V

  信息 NBXDBB017双频晶体振荡器(XO)旨在满足当今3.3 V LVPECL时钟生成应用的要求。该器件采用高Q基波晶体和锁相环(PLL)倍频器,提供可选的156.25 MHz或312.5 MHz,超低抖动和相位噪声LVPECL差分输出。该器件是安森美半导体PureEdge™时钟系列的,可提供精确和精确的时钟解决方案。提供5 mm x 7 mm SMD(CLCC)封装,16 mm胶带和卷轴,数量为1,000。频率稳定性选项可用50 PPM NBXDBA017或20 PPM NBXDBB017。 可选输出频率 - 156.25 MHz(默认)/ 312.5 MHz LVPECL差分输出 用途高Q基本模式晶体和PLL倍频器 超低抖动和相位噪声 - 0.4 ps(12 kHz - 20 MHz) 工作范围3.3 V +/- 10% 总频率稳定性 - +/- 20PPM或+/- 50PPM...

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