基于DDS技术的声纳信号模拟器

本文采用的DDS器件AD9830中共有4个相位寄存器，如果事先写入计算好的相位参数，并且在使用幅度曲线控制的同时配合相应的相位转换，就可以在一次发射回波中模拟最多4个不同方位和距离上的点目标。

3 几个注意事项

3.1 参考时钟的扇出（Fan-out）

为了提高系统的可靠性和可扩展能力，整个模拟器采用了3U EuroCard机箱+背板+插板的结构，每8个通道电路在一块插板上实现，总线接口和参考时钟等信号位于背板。这样的结构造成参考时钟的布线拓扑比较复杂。并且因通道数较多，所有通道的DDS器件公用一个参考时钟，时钟扇出和布线以及阻抗匹配等就显得非常重要。如果扇出不合理，造成各通道DDS输入端的参考时钟存在延迟，就会影响系统的精度。另外由于参考时钟频率高达50MHz，信号完整性问题也将影响系统的正常工作。

本文采用了Cypress公司的高速时钟分布器件CY2308，将石英晶体振荡器产生的参考时钟扇出为6个独立的时钟，分别送到6块通道板，严格保证每条时钟信号在PCB上的路径等长并进行精确的阻抗匹配。同时，每块通道板中也使用同样的扇出和布线方法。这样，各个通道的时钟间延迟小于200ps，可以保证模拟器的精度。
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    3.2 混合电路的布线

由于信号模拟器中既存在大量高频数字逻辑控制信号，输出信号又是多通道微弱模拟信号（mV级），因而要特别注意数模混合电路的避布线、退耦、电源和地平面的分割等事项。这方面有许多专著讨论，本文不再详述。值得注意的是，DDSLayout应严格按照参考设计进行，以确保系统的性能。

3.3 DDS器件的安全

单片集成式DDS器件多数采用CMOS工艺生产，比较脆弱易损，在设计与调试中应特别注意。由于信号模拟器在使用中可能出现输出补意外短路等情况，因此在输出级采用跟随器以避免DDS意外损坏。此外，在设计幅度控制电路时应留有一定余量，避免DDS因输出电流过大而失效。

本文提出并实现了采用DDS技术的新型声纳信号模拟器。完成的模拟器样机克服了传统模拟技术结构复杂、可靠性差、可调范围窄等弊端，可以实现对任意方位和距离上点目标回波信号的精确模拟，使用方便可靠，在某高频成像声纳的设计和调试中起到了十分关键的作用。同时，该模拟器具有较好的适应性和扩展能力，可以用于未来的多种型号成像声纳的调试，具有很强的工程实用价值和广阔的应用前景。