该方案主要由MCU控制单元、DDS、DDS时钟产生(2 GHz时钟)、耦合滤波电路、RS 232接口等组成。
上位机通过RS 232接口与MCU通信，可以方便地设置DDS输出信号的形式：点频信号(中心频率)、线性扫频信号(中心频率、带宽、脉宽)。由于该频率源同时还要求输出1路2 GHz的信号。方案采用AD公司的高性能电荷泵型集成频率综合芯片ADF4360-2来产生2 GHz的信号。ADF4360-2内置低噪声数字鉴相器、精确电荷泵、可编程参考分频器、可编程计数器、计数器及双模前置分频器(P／P+1)以及内部VCO等部件。输出频率范围为1700～2100MHz。外部晶振信号输入ADF4360-2芯片，通过对ADF4360-2的正确配置和搭接合适的外部电路，设计放大、滤波电路，就可产生满足系统和AD9858的时钟要求的频率信号。ADF4360-2输出的信号对于二次谐波的抑制根据以往的工程经验在25 dBc左右。为了给AD9858提供高质量的时钟信号，ADF4360-2的输出需要接滤波器滤除输出信号的二次谐波。方案中将该放大滤波后输出的一路信号作为DDS的时钟使用，DDS部分采用了AD公司的DDS芯片AD9858，MCU控制DDS对输入时钟2分频，可使DDS的工作时钟为1 GHz。MCU对ADF4360-2的寄存器写入流程如下：
(1)写入R寄存器；
(2)写入C寄存器；
(3)写入N寄存器。
其中：R寄存器的值设置为0000191；C寄存器的值设置为0FE148；N寄存器的值设置为00FA02。鉴相频率选择为10 MHz，环路带宽选择为100 kHz，利用ADIsimPLL软件经过仿真，杂波抑制可控制在-80 dBc以下，在偏离中心频率10 kHz～1 MHz时，相位噪声小于-95 dBc／Hz，该信号的性能能够满足AD9858对时钟信号的要求。仿真结果如图2所示。
控制部分的MCU采用ATmega8515，主要完成三个功能：一是对ADF4360-2的配置(控制寄存器、R寄存器和N寄存器)，使ADF4360-2能够稳定锁定，输出高质量的2 GHz频率信号；二是与上位机通信，接收上位机的命令字(扫频、点频、起始和终止频率、脉宽)，对信号源的状态进行监控；三是按照接收到的命令字对AD9858进行配置，控制输出相应的频率信号。
AD9858具有三种工作模式：单音频工作模式、扫频工作模式、睡眠工作模式。
要设置AD9858工作在单音频模式，需要设置的寄存器为：CFR寄存器(设置相应的时钟、混频器、I／O端口等功能)、FTW0寄存寄存器。
输出频率的计算公式为：
式中：FTW是FTW寄存器需要设置的值；n是相位累加器分辨率，n=32；SYSCLK是系统时钟值，在该方案中n=1 GHz。
要设置AD9858工作在扫频工作模式，需要配置的寄存器有：CFR寄存器、FTW寄存器、DFTW寄存器(用于步进频率调节)、DFRRW寄存器(步进频率斜率控制)、POW寄存器(相位偏移控制)。AD9858的数据读写有串行和并行两种方式，MCU对AD9858选用串行读／写模式。AD9858的输出IOUT，IOUT经过变压器耦合、带通滤波器滤波后得到杂波抑制性能较好的信号。耦合、滤波电路如图3所示。
上位机软件的功能如下：
(1)建立人机界面功能，与频率源进行串行通信；
(2)通过界面设置频率源的工作模式：扫频工作模式、点频工作模式；
(3)设置频率源的输出频率，扫频周期等参数，MCU利用这些参数来设置AD9858；
上位机界面是利用VC软件编制的，如图4所示。
2 测试结果
利用该线性调频信号产生电路作为中频，与一个高频信号经过上变频、倍频、滤波、放大等电路，产生了X波段的线性扫频源，X波段的线性扫频源的频谱如图5所示，扫频带宽为125 MHz，信号的相噪和杂散都控制在比较好的指标内。通过图4中的设置界面设置起始频率、终止频率、脉冲宽度，可通过频谱仪观察到形状、特性不同的频谱。
3 结语
本文介绍了利用AD9858设计高中心频率、宽带线性调频信号的设计方案。重点阐述了DDS时钟产生电路、耦合滤波电路、上位机软件功能等方面的设计，进行了必要的仿真，并给出了测试结果。从技术发展来看，作为高性能DDS器件，AD9858非常适合用在无线设备、军事以及航空雷达的设计当中。
