雷达信号波形的产生有两种基本方法，即模拟法与数字法。随着数字技术的发展，在产生复杂雷达信号波形方面，数字产生方法越来越显示出其优越性。直接数字频率合成(DDS)技术是一种新型的波形产生技术。与传统的模拟技术波形产生法相比，DDS技术波形产生方法的优点在于：波形选择灵活、波形格式丰富、可产生任意波形输出、相位连续、可编程及稳定度高、易于调整及控制灵活、集成度高且电路简单等，而且可通过数控电路对DDS输出波形的频率、幅度、相位实行精确的控制。雷达信号波形产生系统可作为雷达系统性能测试的信号源。
1 系统概述
　　基于DDS技术的雷达波形产生系统如图1所示。系统主要由DDS芯片AD9854、单片机芯片89C51、键盘控制与显示电路、时序控制电路及高速开关等组成。

　　雷达波形产生系统可产生的信号样式包括：单频连续波" title="连续波">连续波、单频脉冲、线性调频" title="线性调频">线性调频脉冲(Chirp)，其波形图分别如图2、图3和图4所示。

　　系统工作过程如下：系统初始化后由键盘通过键盘控制电路向单片机输入波形样式产生码及波形产生所需参数，AD9854在单片机系统的控制下，按指令要求产生各种幅度、各种频率及调制方式的信号。
　　需产生单频连续波时，只需将产生连续波的频率和幅度等数值，由单片机写入到AD9854相应的控制寄存器中，然后由单片机P1.3向AD9854(UPDATE脚)发数据更新脉冲，AD9854便输出相应的单频连续波信号，经带通滤波器抑制杂散干扰并放大后，通过射频开关输出，射频开关在单片机P1.5控制下，一直处于导通状态，使系统输出连续波。
　　需产生单频脉冲时，对AD9854的编程与产生单频连续波时是相同的，此时AD9854输出相应的单频连续波信号，而周期脉冲的形成则依靠TH计数器组和TL计数器组来完成。TH计数器组计数时，输出控制信号控制射频开关导通，TL计数器组计数时，射频开关不导通，系统输出单频脉冲信号" title="脉冲信号">脉冲信号。TH和TL计数器组的预置数由单片机编程通过锁存器" title="锁存器">锁存器提供。根据实际需要编程单片机向锁存器输出所需预置数，可产生周期(TL+TH)和脉宽(TH)可变的单频脉冲，其波形如图3所示。
　　AD9854的特点之一是可以产生线性调频脉冲(chirp)，只需对频率调谐字(FTW1)、频率步进" title="步进">步进字(DFW)、频率步进时钟字(RRC)和特殊功能寄存器作适当编程，AD9854即可按照规定的起始频率、步进斜率和步进方向产生线性调频脉冲，其波形如图4所示。
　　具体控制过程如下：启动一次Chirp模式后，将产生线性调频脉冲所需参数写入AD9854中FTW1、DFW和RRC寄存器，并由每一个TL脉冲上升沿向AD9854发出Update Clock脉冲，将FTW1、DFW和RRC寄存器中工作参数送入AD9854内核，AD9854输出的线性调频信号经由TH计数器组控制的射频开关输出，这样系统便输出线性调频脉冲。
2 系统硬件电路及软件设计
2．1系统硬件电路
2.1.1 单片机与DDS的数据接口
　　AD9854是一个高性能、多功能、使用简单的DDS芯片。AD9854与89C51单片机采用数据传输率高的并行接口，通过对单片机的编程，由AD9854的8位数据线和6位并行地址线向AD9854内部控制寄存器写入需要的控制字，即可实现所需功能。
　　这里采用电平转换芯片把单片机和TTL集成电路所需的5V电平转换为DDS所需的3.3V电平，以实现单片机和DDS的电平转换。
2.1.2 TH和TL计数器组
　　TH和TL计数器组的功用是产生随需要而变化的雷达脉冲信号的重复周期和脉冲宽度，脉冲宽度由TH计数器计数时间确定，脉冲间歇时间由TL计数器计数确定，两者之和为脉冲信号的重复周期，其时间关系如图3所示。
　　TH和TL计数器组的组成是相同的，都是由三片计数器74F161按一定方式连接组成12位二进制计数器，计数值最大可达2¹²=4096。如果计数器的计数时钟CLK为1MHz(T=1μs)，则TH和TL计数器组的计数时间分别可达4096μs，完全可以满足多种雷达脉冲信号对脉宽和重复周期的要求。
　　单片机P0口输出的不同数值经锁存器向TH或TL计数器组并行置数，可使计数器组以微秒为单位，计数时间在4096μs内任意设定。如脉宽为600μs，则对TH计数器组并行置数为4096－600=3496(3496需转换为二进制数)，在计数时钟CLK的作用下，TH计数器组从3496开始计数到4096，此时计数器组输出Q0～Q11为全“1”，再通过与非门输出低电平到计数器的使能控制端，使计数器停止计数，计数时间为600μs。
　　单片机P0口输出TH和TL所需的数值到锁存器，锁存器在来自P1.0和P1.1的跳变信号作用下，分别将TH和TL数值锁存。 TL计数器组在来自P1.2的跳变信号作用下，使锁存器输出数值并行置数到TL计数器组里，计数时间可根据需要在4096μs内任意设定。TH和TL计数器组设计成互锁控制，即TH计数器组计数时，TH计数器组输出经逻辑电路，控制TL计数器组停止计数；反之TL计数器组计数时，TH计数组器计数停止计数。这种设计达到了尽可能减少占用单片机的工作时间，使单片机能以更高的速度处理波形产生所需数据，实现快捷的控制。
2.1.3 键盘控制与显示电路
　　键盘控制与显示电路由键盘/显示接口芯片8279、译码器、锁存器、4×5键盘、8位LED和LED驱动器等组成。
　　键盘中有数字键0～9以及与数字键配合使用的确认键、命令(功能)键(F、PF、LF、JF、TH、TL、DFW)和清除键。命令键和数字键控制波形产生系统产生不同样式和波形参数的雷达信号波形，其中各命令键所代表的功能是：F表示系统输出连续波；PF表示系统输出单频脉冲波；LF表示系统输出线性调频脉冲；JF表示跳频功能；TH表示脉冲信号宽度；TL表示脉冲间歇时间宽度；DFW表示调频频率步进控制字。清除键用于清除各键输入。功能键按下后，波形参数(工作和跳频步进频率数值、脉冲信号宽度、重复周期数值以及频率步进控制字)可由数字键设定，然后再按确认键确认。
　　显示器采用8位8段LED数码管和编码扫描方式显示。LED₀-～LED₁显示波形参数单位(频率单位为MHz，TH和TL为μs)；LED₂-～LED₅显示波形参数数值；LED₆-～LED₇ 显示产生波形的样式。
2．2 软件设计
　　软件采用结构化、模块化设计。其主要的功能模块有：AD9854初始化模块、键盘输入和显示处理模块、单频连续波模块、单频脉冲波模块和线性调频脉冲波模块。控制CPU选用89C51，各模块采用汇编语言编程，其系统程序流程图如图5所示。