一种基于超高速dac的同步多波束信号生成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于超高速DAC的同步多波束信号生成方法，属于通信信号处理技术领域。
【背景技术】
[0002]DBF(数字波束形成)是指通过调整天线的加权值起到自动优化阵列天线的方向图的作用，从而实现在特定的方向上形成主波束用来接收有用的信号，而其他方向上抑制干扰信号。DBF技术能够自适应的产生数字波束，并进行非线性处理，能够实现空域抗干扰、改善角分辨率的功能。同时，DBF可以在不损失信噪比的情况下生成多个独立且可控的波束，波束特性灵活可变；这种天线的自校性和对旁瓣的抑制性明显强于模拟波束形成。
[0003]AD9739是一款量化位数为14bit，最高采样率可以达到2.5Gsps的超高速DAC，这款芯片的一个显著特点是可以利用自身的混合模式直接发送S波段的信号，与传统上变频方式相比大大节省了成本，提高了设备的可靠性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了通过超高速DAC芯片实现直接发送多波束信号，提出了一种基于超高速DAC的同步多波束信号生成方法。通过超高速DAC芯片AD9739来实现直接发送多个波束信号，每个波束信号都是频率、幅度和相位均可控的中频或射频调制信号，每一片DAC都可以分别发送这样的多波束信号。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的。
[0006]一种基于超高速DAC的同步多波束信号生成方法，其步骤如下:
[0007]步骤一、采用一个基带信号全I的信息流，信息流和I组设定的PN码相乘进行扩频，并对扩频得到的数据直接进行极性变换。
[0008]步骤二、为提高数据速率，将步骤一得到的数据进行内插O的操作，然后将内插后的数据通过一个根升余弦滤波器进行波束形成。
[0009]步骤三、用直接数字式频率合成器(DDS)生成频率、相位信息根据任务要求配置的正弦波载波，并将此载波和步骤二得到的数据相乘，得到载有频率和相位信息的调制信号。
[0010]步骤四、将步骤三所得的调制信号乘以一个幅度调整系数，幅度调整系数为一个m比特的数据，对调制信号进行幅度调整，得到一个有频率、相位和幅度信息的波束。
[0011]步骤五、更改步骤一中设定的PN码，然后重复步骤一到步骤四，得到不同的PN码对应的波束。多次更改PN码，得到对应的多个波束，并将得到的多个波束混合叠加，得到一个多波束信号。
[0012]步骤六、将步骤五得到的多波束信号传输至超高速DAC芯片AD9739中进行数模转换转变为模拟信号，然后将模拟信号经过巴伦发送出来，完成了一束多波束信号的发送。
[0013]步骤七、更换一片AD9739作为数模转换芯片，重复步骤一到步骤六，得到另一路多波束模拟信号，按上述方法，通过η片AD9739总共得到η路多波束信号。然后将η片AD9739进行“ I主η-1从”的SPI同步模式寄存器的配置，从而实现η片DAC同步发送多波束信号。
[0014]对本发明方法产生的多波束信号在发送通道内部幅度和相位信息的测量方法为:AD9739的输出经过同轴电缆进行传输，并经过滤波、放大和通道切换等过程传到接收端。接收端将接收到的同步多波束信号经过正交下变频到基带，下变频之后的信号经过多相滤波得到基带信号，基带信号经过抽取送入根升余弦滤波器，得到的数据再分别送入多路并行匹配滤波器组，其中每一个匹配滤波器对应于一个波束分量的PN码。然后在匹配滤波器的输出段进行相关峰的捕获，并将得到的信息传输至上位机进行运算处理得到频率和相位信息，然后和发送端配置数据进行对比，完成测量过程。
[0015]有益效果
[0016]本发明使用采样率可达2.5Gsps的超高速DAC芯片AD9739可以直接发送S波段的波束信号，与传统的用上变频器进行模拟上变频相比，大大节省了成本，并且避免了模拟电路温漂、老化的问题；利用DDS可以灵活、准确的配置波束信号的频率和相位，可以按照用户需求实时配置特定波束信号；n块AD9739同步模式的配置，可以很大程度较少η片AD9739之间因为硬件设计或板子每次上电所带来的不确定差异，减少η片AD9739的发送通道之间对应波束的幅度和相位测试误差。
[0017]利用本发明的同步多波束信号生成方法可以对一片AD9739发送通道内部各个波束的幅度和相位信息的测量，也可以对不同的AD9739发送通道之间对应的波束(即用同样PN码配置相同频率、幅度和相位信息的波束)进行相对幅度和相位信息的测量，测量结果表明这种方法发送的幅度和相位非常精确，可以达到相位1°和幅度0.1dB的精度，而且不同发送通道之间的误差非常小。
【附图说明】
[0018]图1是本发明中信号产生模块基本硬件结构示意图；
[0019]图2是本发明中同步模式的结构示意图；
[0020]图3是本发明的多波束信号产生方法的流程图。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明和详细描述。
[0022]图1是信号产生模块同步模式的结构示意图。信号产生模块的电源由背板提供，同时背板还肩负将各通道各波束的幅度和相位信息传给FPGA以及从FPGA接收反馈信息的任务。PROM芯片XCF128X和FPGA连接用来保存信号产生模块的程序。外部接入时钟进入低抖动的ADCLK954芯片，ADCLK954芯片分出6路时钟来分别接入6片AD9739中作为时钟。FPGA和6片AD9739芯片相连进行数据传输，每一个AD9739的输出都接上巴伦进行差分信号转变为单端信号输出。
[0023]图2是信号产生模块同步模式的结构示意图。选定6片AD9739其中一片AD9739作为主片，其余5片AD9739作为从片，主片提供一个DCO时钟给FPGA，作为FPGA的全局时钟，DCO的大小为外接时钟的1/4，FPGA提供一个DCI时钟作为AD9739的随路时钟。主片AD9739的SYNC_OUT引脚接入ADCLK846的输入管脚，ADCLK846的6个输出管脚分别接入6片AD9739的SYNC_IN管脚中，这样就在硬件连接上实现了 6片AD9