[发明专利]一种高精度随机跳频DDS频率合成器

说明书

本发明公开了一种高精度随机跳频DDS频率合成器，属于信号源技术领域。本发明包括FPGA主控模块、DDS芯片、PLL参考源模块、电源管理模块、低通滤波器。本发明能够很快的得出所需频率控制字，将跳频时间减少至百纳秒内，大大提升性能，并通过在FPGA内实现伪随机序数，实现随机跳频；采用DDS芯片AD9914的可编程调制模式提高频率精度；让需要更新的频率控制字计算更快，寄存器个数变少，并通过并行口下发控制字，实现快速频率跳变；通过利用LFSR线性反馈移位寄存器产生伪随机数，计算得到随机频率点，通过FPGA内部运算得到随机频率控制字，从而实现随机跳频。

技术领域

本发明属于信号源技术领域，应用于微波信号源、雷达系统中，具体涉及一种高精度随机跳频DDS频率合成器。

背景技术

微波信号发生技术经历了从模拟到数字模拟混合的发展过程，目前高性能、功能复杂的微波频率源越来越依赖数字控制技术，利用可编程逻辑器件(FPGA)实现对微波频率综合器的控制可以实现复杂灵活的工作模式。目前数字频率合成技术被广泛应用于接收机本振、信号发生器、通信系统、雷达系统等，特别是跳频通信系统。

目前，微波系统中对频率合成器的性能要求越来越高。在捷变频跳频系统，一般的DDS(Direct Digital Synthesizer，直接数字频率合成器)频率合成器中，其主要采用DDS内部支持的低频率精度的线性扫频，已经不能满足需求。在频率精度较高时，DDS采用可编程调制模式，因为要在FPGA中计算多个32位频率点控制字，导致跳频时间又大大增加，不利于实现捷变。调频时间主要决定于对DDS频率控制字的下发速度，在高频率精度前提下，要在短时间内对DDS芯片内多个寄存器进行更新操作，这也是跳频速度瓶颈所在。目前各种不同性能的通信对抗和雷达对抗系统陆续使用，随机跳频也显得尤为重要，一般DDS支持低频率精确度的线性快速扫频，难以实现高精度的随机快速跳频。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种高精度随机跳频DDS频率合成器。

本发明所提出的技术方案为：

一种高精度随机跳频DDS频率合成器，包括FPGA主控模块、DDS芯片、PLL(锁相环Phase Locked Loop)参考源模块、电源管理模块、低通滤波器；

FPGA主控模块，产生频率控制字并下发至DDS芯片，控制DDS芯片产生射频信号；DDS芯片产生的射频信号通过低通滤波器后输出；

电源管理模块，采用线性稳压电源对FPGA主控模块和DDS芯片提供低纹波供电；

PLL参考源模块，产生参考信号并传输至DDS芯片。

电源管理模块负责给其他模块进行供电，PLL参考源模块产生参考信号，通过一个单端转差分巴伦输入到DDS芯片；在DDS芯片内部，参考信号被24分频作为FPGA主控模块的参考时钟输出；频率精度确定后，输入扫频起始频率、截止频率及步进，FPGA主控模块产生伪随机数，对输入进行处理，并送入常系数乘法器，生成频率控制字，并以DDS芯片送出的参考时钟通过并行数据端口将频率控制字写入DDS芯片内部寄存器，执行一次IO更新(将IO缓存的内容传输到相应的寄存器)，则DDS芯片跳频一次，输出信号通过差分转单端巴伦进入低通滤波器再输出。

产生伪随机数的具体过程为：

FPGA主控模块通过其内部的线性反馈移位寄存器产生伪随机数，线性反馈移位寄存器由N个D触发器和N-1个异或门串联而成，其中，N为正整数；反馈系数g_i取值为0或1，0≤i≤N，取0表示不存在该反馈支路，取1表示存在该反馈支路，取g₀＝g_N＝1；确定随机种子，即起始状态后，即可产生状态的伪随机转移，得到伪随机数k。

生成频率控制器的具体过程为：