lianjia

  • 2024-08-03
  • 回复了主题帖: DDFS生成LFM信号理论分析

    牛的

  • 发表了主题帖: DDFS生成LFM信号理论分析

    DDFS主要核心组成部分包括相位累加器和相幅转换器。相位累加器的输出作为地址输入相幅转换器并输出对应相位的幅值。相位累加器的步进大小决定了输出信号的频率,通过调整相位累加器的步进大小,满足频率随时间线性增加,即可输出线性调频信号(LFM)。 线性调频信号数学表达式如下: st=recttTexpj2πf0t+jπKt2+φs#(1)#   式中f0   为信号中心频率,K=B/T   为线性调频变化率,B   为信号带宽,T   为脉冲宽度。   在DDS生成线性调频信号的过程为数字处理过程,时钟频率为fs   ,将连续信号转化为数字信号,用nTS   代替t,离散的线性调频信号应表示为: snTS=rectnTSTexpj2πf0nTS+jπKnTS2+φs#2   其中TS=1/fs   。 由线性调频信号表达式(2)可知,线性调频信号频率随时间线性变化,满足如下性质: fnTS=∂2πf0nTS+πKnTS22π*∂nTS=f0+KnTS#3   线性调频信号频率满足时间的线性函数,对于每个时钟抽样时刻,频率时间关系如图3: 抽样时间间隔处频率满足公式(3),易得到 fnTS=fn-1TS+KTS#4   频率值满足递推关系,累加的数列形式易于用加法器实现,可以精确控制每个时钟采样处的频率。 由公式(2)可以得出线性调频信号的相位表达式,设φn   表示第n个时钟处的线性调频信号相位,由上述分析可知: φn=2πf0nTS+πKnTS2=2πf0TS+πKTS2n+2πKTS2nn-12=2πf0TS+πKTS2n+2πKTS2i=0n-1i#5   由公式(5)可知相位的递推关系也满足累加器形式,可通过加法器实现。分析得出:输出端的瞬时相位等于频率字的累加和再与实时相位字相加。单路DDFS相位计算结构,输入端包含频率控制字和相位控制字,输出端包含瞬时相位。为了得到线性调频数字信号,根据式(5),需要构建频率控制字和相位控制字,使其满足相位关系: φn=φ0+i=0n-1Fi=2πf0TS+πKTS2n+2πKTS2i=0n-1i#6     实现与LFM信号相位函数的拟合。线性调频信号的频率字和相位字递推关系如下: Fn=Fn-1+KTS#7   φn=φn-1+2πTSFn-1#8   从式(7)(8)中可以看出,频率步进值不随时间变化, 计算发现通过调整初始条件,两个累加器可以拟合任意的二次曲线,为拟合公式(6)的二次项各项系数,计算得初始条件应该满足: F0=f0+KTS2   φ0=φs#9   从以上分析可以看出,当初始频率字和初始相位字确定,只需要两个简单的加法器即可计算出所有采样点的频率和相位。在理论计算过程中,频率到相位的转换需要乘一个固定系数2πTS   ,在具体实现结构中,为减少实现过程的步骤,频率步进值应该包含该系数,实现结构如图1所示。   图1.LFM信号相位累加结构图

  • 2024-04-03
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