可編程全數字化便於單片集成、有利於降低成本
、提高可靠性並便於生產等有點。DDS技術從相位的概念出發進行頻率合成，存儲了數字采樣波形表，可以產生點頻、線性調頻
、ASK、FSK等各種形式的信號。 線(xian)性(xing)調(tiao)頻(pin)信(xin)號(hao)可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)較(jiao)大(da)的(de)壓(ya)縮(suo)比(bi)
，有(you)著(zhe)良(liang)好(hao)的(de)距(ju)離(li)分(fen)辨(bian)率(lv)和(he)徑(jing)向(xiang)速(su)度(du)分(fen)辨(bian)率(lv)，作(zuo)為(wei)一(yi)種(zhong)常(chang)用(yong)的(de)脈(mai)衝(chong)壓(ya)縮(suo)信(xin)號(hao)
，已(yi)經(jing)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)高(gao)分(fen)辨(bian)率(lv)雷(lei)達(da)領(ling)域(yu)。

　　

Matlab是美國MathWorks公司自20世紀80年代中期推出的數學軟件，優秀的數值計算與卓越的數據可視化能力使其很快在同類軟件中脫穎而出。Matlab已經發展成為多學科、多種工作平台的功能強大的大型軟件。本文用Matlab軟件建立DDS係統中線性調頻信號的仿真模型
，對於理解線性調頻信號和在 FPGA中來實現線性調頻信號有借鑒意義。

 

圖1.DDS技術的基本原理

　　

　　

基本模型如圖1所示
，主要由時鍾頻率源fclk
、相位累加器
、波形存儲器(ROM)
、數/模轉換器(D/A)、以及低通濾波器(LPF)組成。輸出信號波形的頻率表達式為：

　

(1)

　　

(1)式中，fclk為參考時鍾頻率，ΔΦ為相位增量

，N為相位累加器的位數。隻要N足夠大，DDS可以得到很小的頻率間隔。要改變DDS的輸出信號的頻率，隻要改變ΔΦ即可。當參考時鍾頻率給定後，輸出信號的頻率取決於頻率的控製字，頻率分辨率取決於累加器的位數，相位分辨率取決於ROM的地址位數，幅度量化取決於ROM的數據字長和D/A轉換器的位數。

　　

 

圖2.軟件編程實現線性調頻信號的原理圖

 

脈衝壓縮雷達最常見的調製信號是線性調頻信號
，接收時采用匹配濾波器（Matched Filter）壓縮脈衝。它的數學表達式如下：

 

(2)

　　

式中fe為載波頻率
，K=B/T是調頻斜率，於是，信號的瞬時頻率為。

　　

其對應的量化公式如下（此式是以圖2實現的原理公式）：

 

(3)

　　

式中N為相位累加器的位數
，Kc為頻率控製字
，K為上式中的調頻斜率。

　　

圖1所示的DDS原理框圖是用於實現固定頻率的正弦波信號，按照公式(3)的思路實時改變ΔΦ，即可產生線性調頻信號。

　　

經jing過guo頻pin率lv累lei加jia器qi輸shu出chu的de是shi嚴yan格ge線xian性xing增zeng長chang的de瞬shun時shi頻pin率lv。在zai實shi際ji過guo程cheng中zhong，相xiang位wei累lei加jia器qi的de輸shu出chu是shi經jing過guo相xiang位wei截jie斷duan再zai進jin行xing尋xun址zhi，從cong而er引yin入ru了le一yi定ding的de相xiang位wei誤wu差cha
，雖sui然ran這zhe一yi誤wu差cha會hui影ying響xiang到dao線xian性xing調tiao頻pin信xin號hao的de線xian性xing度du
，但dan是shi調tiao頻pin斜xie率lv為wei相xiang位wei的de二er次ci導dao數shu


，相xiang位wei截jie斷duan誤wu差cha本ben身shen已yi很hen小xiao，所suo以yi對dui調tiao頻pin線xian性xing度du的de影ying響xiang就jiu更geng小xiao了le。在zai本ben文wen的deMatlab實現中暫時不考慮截斷問題，忽略不計。

　　

　　

本程序遵照上述軟件編程實現線性調頻信號的原理圖編寫，采用.m文件的方式編寫，下麵是實現的源程序：

　　

%調頻信號的累加器實現

clear all
；clc %清除所有變量
，清屏

M=2^11； %采樣的點數

a(1:1:M)=0； %頻率累加器的數值

b(1:1:M)=0

； %相位累加器的數值

y(1:1:M)=0； %輸出的波形數據

K=400； %調頻斜率

Kc=10； %初始頻率控製字

N=10； %幅度量化位數

L=24 %相位累加器位數

%下麵一段實現頻率累加器

a(1)=0.5*K
； %初始頻率步進量

for i=2:1:M

a(i)=a(i-1)+K
；

end

%下麵一段實現相位累加器

b(1)=Kc+a(1)； %相位初始值

for i=2:1:M

b(i)=b(i-1)+(Kc+a(i))；

end

%下麵一段實現了查找表ROM以及進行幅度量化

for i=1:1:M

y(i)=floor(2^N*cos(2*pi/(2^L)*b(i)))；

end

%下麵一段畫出相應的圖形

figure(1)；plot(y)
；axis([0 M,-2^N-100 2^N+100])；

figure(2)

；freqz(y)

　　

上麵這段程序中
，有很多的變量，包括調頻斜率K、頻率控製字Kc
、幅度量化位數N以及相位累加器位數L等等
，修改不同變量值可以得到各，不同的線性調頻信號。具體的實現要根據實際的需要來設置。

 

　　

根據上麵的程序,取調頻斜率為400，頻率控製字為10，幅度量化為10位（和所使用的D/A配合），相位累加器為24位，用Matlab仿真得到的線性調頻信號的波形和相應的幅頻響應如圖3和圖4所示。

 

圖3.K=400，Kc=10，N=10，L=24的情況下的線性調頻信號

 

圖4.針對圖3的幅頻特性曲線

　　

　　

本ben文wen所suo講jiang的de線xian性xing調tiao頻pin信xin號hao的de產chan生sheng原yuan理li和he方fang法fa有you很hen好hao的de可ke擴kuo展zhan性xing，修xiu改gai頻pin率lv累lei加jia器qi的de內nei容rong即ji可ke以yi實shi現xian其qi他ta的de各ge種zhong調tiao頻pin信xin號hao。作zuo為wei線xian性xing調tiao頻pin信xin號hao，由you於yu廣guang泛fan應ying用yong於yu高gao分fen辨bian率lv的de雷lei達da係xi統tong中zhong，因yin此ci正zheng確que理li解jie線xian性xing調tiao頻pin信xin號hao的de產chan生sheng原yuan理li和he掌zhang握wo其qi產chan生sheng的de方fang法fa是shi很hen有you現xian實shi意yi義yi的de。在zai實shi際ji應ying用yong中zhong主zhu要yao采cai用yong專zhuan用yongDDS芯片或者FPGA來實現線性調頻信號(各有優缺點)，而本文則基於Matlab軟件的良好編程性來驗證這一方案，仿真結果較好的證明本方案的可行性，完成了預期的方案設計和論證。