基于DDS技术的自适应米波雷达自动频率控制系统
跟踪模式实质上是一个自适应的控制过程：某一发射脉冲的频率比前一发射脉冲的频率升高（降低）→在本振频率不变的条件下，中频频率升高（降低）→频率测量模块的测量结果升高（降低）→单片机得到测量结果后控制ＤＤＳ频率合成模块，使之输出的本振频率相应升高（降低）→中频频率降低（升高）到规定值。
２ 硬件结构
２．１ ＤＤＳ频率合成模块
ＤＤＳ频率合成模块以ＤＤＳ芯片ＡＤ９８５４为核心，包括滤波电路、放大电路和与单片机的接口电路，图２是其组成框图。
ＡＤ公司推出的ＡＤ９８５４是ＤＤＳ芯片中的典型代表之一，它具有３００ＭＨｚ的内部时钟，４～２０倍的内部可编程倍频器使外部输入的时钟信号频率可以从１５ＭＨｚ到７５ＭＨｚ，另外具有１００ＭＨｚ的并行接口总线，内置正交双通道ＤＡＣ输出，具有多种编程工作方式，能产生线性调频信号和非线性调频信号等复杂信号。
ＡＤ９８５４采用ＣＭＯＳ结构，工作电压为３．３Ｖ，而单片机ＡＴ８９Ｃ５１工作在５Ｖ电压下，其总线电平是５Ｖ的ＴＴＬ电平，为保证ＡＤ９８５４的正常工作，必须经电平转换后再与ＡＤ９８５４接口，ＡＤ９８５４的时钟信号也必须经过电平转换后送到ＡＤ９８５４的时钟引脚。ＡＤ９８５４有正交双通道ＤＡＣ输出，每一个通道都是反相的互补输出，经ＭＡＸ４３６放大后滤波，然后再经ＭＡＸ４３６放大到雷达要求的本振电平。
两路输出中的一路用于和发射脉冲混频，将下变频后的中频信号送到频率测量模块进行频率测量，系统已经知道ＤＤＳ频率合成模块输出的本振频率，测量出发射脉冲的中频频率就能计算出发射频率；另一路作为接收机的本振信号。
根据奈奎斯特采样定律，当ＤＤＳ系统的时钟为３００ＭＨｚ时，其输出频率的上限是１５０ＭＨｚ，在工程应用中通常只使用到时钟频率的４０％，即１２０ＭＨｚ。某型米波雷达的本振频率上限略高于１２０ＭＨｚ，经查阅ＡＤ９８５４的数据手册，其输出频率能够达到理论的１５０ＭＨｚ；同时经实验证实，ＡＤ９８５４能够在雷达本振频率上限值处稳定工作，且输出信号质量完全可以满足雷达系统对本振的要求。
２．２ 高速高精度脉内频率测量模块
高速高精度脉内频率测量模块采用倒计数法进行频率测量，主要由下变频混频器、滤波整形电路、计数器Ｔ０、计数器Ｔ１和时序控制电路组成。图３是其结构的组成框图，图４是倒计数法频率测量的时序图。
倒计数法测频是用被测信号的Ｎ个周期形成一个计数门时间Ｔ＝Ｎ·Ｔｘ，在Ｔ时间内由时标Ｆ０计数，这样一来测频就相当于测量门宽Ｔ，Ｔ的最大量化误差是Ｔ０，Ｔｘ的最大量化误差是T0/N。
某型雷达的发射脉冲的宽度是１３μｓ，考虑到其发射机是单级振荡式发射机，每个脉冲在起振和停振的过程中振荡不稳定，因此取中间的１０μｓ作为测频区间。该型雷达的第一中频频率为３０ＭＨｚ，在正常工作时，发射脉冲与本振信号下变频的输出频率应该是准确的３０ＭＨｚ，在１０μｓ的测频时间内应有３００个脉冲，即可取Ｎ＝３００；高稳定的时标的频率是１００ＭＨｚ，Ｔ０＝１０ｎｓ，相应的Ｔｘ的最大误差是Ｔ０／３００＝１／３０ｎｓ，据此可计算出测频的分辨率是３０ｋＨｚ，相对于雷达中频放大器接近１ＭＨｚ的带宽而言，此指标完全能够满足雷达系统的要求。用频谱分析仪实际测得的系统跟踪误差如表１所示。
表1 实际测得的系统跟踪误差表
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