Matlab+FPGA宽带数字上变频技术研究(3)

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天线感应的射频模拟信号尽可能的直接数字化是软件无线电的核心思想，将它变换为适合DSP器件或计算机处理的数据流，然后通过软件来完成各种功能。目前来说，由于受各种关键器件，特别是受ADC/DAC(模数、数模变换器)采样速率、工作带宽和通用DSP器件处理速度的限制，数字中频软件无线电正成为理想软件无线电的一种经济、适用的折中选择。在目前大多数软件无线电接收机中，一般先经模拟下变频至适当中频，然后在中频用ADC数字化后输出高速数字中频信号，再经数字下变频器(Digital Down Converter-DDC)的变频、抽取和低通滤波处理之后变为低速的基带信号，最后将基带信号送给通用DSP器件作后续的解调、解码、抗干扰、抗衰落、自适应均衡等处理。这样大大降低了对ADC和DSP器件性能的要求，便于实现和降低成本。数字上变频(Digital Up Converter-DUC )与下变频是相对应的过程，DSP处理后的基带数字信号经过内插、滤波和上变频后，将信号传给DAC来完成后续的模拟处理环节。数字上下变频器在这里起到ADC/DAC和通用DSP器件之间的桥梁作用。因此，数字上下变频技术己经成为软件无线电接收机的核心技术之一源Z自+优尔+文/论^文]网[www.youerw.com，通用数字上下变频器也被越来越广泛的应用到各种军、民用无线通信设备以及电子战、雷达和信息化家电等领域。

自从GrayChip公司推出第一个单信道数字下变频专用芯片以来，数字上下变频器件的发展也很迅速。目前，最著名、产品应用最广泛的公司有美国的Harris(1999更名为Intersil公司)、AD公司和Graychip等公司。DDC代表产品有Harris公司的HSP50016, HSP50214系列;AD公司的AD6620, AD6624; Graychip公司的GC1011系列、GC1012系列等.DUC的产品有Harris公司的HSP50215;Graychip公司的GC4114等。这些器件都具有较优异的性能参数和较强的功能。许多型号的DDC芯片(如Intersil公司的HSP50214B)事实上其功能己远远不只是下变频，还包括了成形滤波器、定时同步内插滤波器、重采样NCO、坐标变换、数字AGC等功能其芯片内部的各个功能模块均是可编程的，将其与通用DSP器件结合，便可构成一个标准的数字化多模式软件无线电接收机硬件平台。“数字上下变频”在软件无线电中的意义已不再仅仅是简单的上下变频概念了。

1.3 课题研究内容及设计方案

本课题以数字变频技术为理论知识，以FPGA技术作为设计的技术手段，通过软件设计并实现数字上变频系统。具体实施起来应该先了解通信原理的相关知识，仿真软件的应用，变频器的原理及设计方法，利用FPGA设计固定参数的上变频器，提出结构框图，对所设计的原理图进行仿真并计算，分析仿真结果多所设计变频器参数进行修正，使之符合要求，最后对上变频器的仿真、调试与完善并测试该变频器的性能指标。

本课题的工作流程如下安排，后续章节将围绕该设计步骤顺序对本次课题研究进行详细叙述。

（1）首先要理解数字上变频的基本原理，了解通信原理的相关知识。

（2）然后确定上变频器的总体实现方案，深入学习并掌握仿真软件的应用，功能和实际实现方法，并思考如何用软件来实现频谱搬移的功能。

（3）学习并能够熟练使用EDA工具完成设计流程，采用 verilog语言，自行编写各关键功能模块的硬件描述语言程序。并给出仿真波形图，反复对各模块进行改进，以求仿真波形最佳。利用FPGA设计固定参数的上变频器，提出结构框图，对所设计的原理图进行仿真并计算，分析仿真结果；反复对各模块进行改进，对所设计的变频器参数进行修正，以求仿真波形最佳。