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一、實(shí)現(xiàn)數(shù)字化變頻技術(shù)的方法

1.基于通用DSP微處理器數(shù)字化變頻的實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前在市場上使用比較廣泛的處理器是通用DSP微處理器，是由美國德州儀器公司生產(chǎn)的處理器，DSP微處理器在使用的過程中不僅可以進(jìn)行流水作業(yè)，同時(shí)也可以對乘加指令進(jìn)行高速的執(zhí)行，但是考慮到DSP微處理器自身特點(diǎn)的限制，無法使用它進(jìn)行并行指令的執(zhí)行，在對變頻數(shù)據(jù)進(jìn)行高速處理的過程中，仍然會(huì)出現(xiàn)處理能力達(dá)不到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的情況。比如在使用數(shù)字下變頻器進(jìn)行中頻采樣、射頻采樣、帶通采樣等采樣的過程中，對數(shù)據(jù)的輸入速度要求都是非常高的。所以在進(jìn)行數(shù)字下變頻的過程中，一般不會(huì)使用通用DSP微處理器作為DDC的關(guān)鍵數(shù)據(jù)處理部件。也就是說基于通用DSP微處理器的數(shù)字化變頻實(shí)現(xiàn)起來是比較困難的。

2.基于數(shù)字下變頻專用芯片數(shù)字化變頻的實(shí)現(xiàn)

數(shù)字下變頻專用芯片具有功耗低、價(jià)格便宜、使用便捷、體積不高等方面的優(yōu)點(diǎn)，受到了大多數(shù)工程師的認(rèn)可。其中使用非常廣泛的數(shù)字化專用芯片是美國Intersil公司生產(chǎn)的HSPSO214B芯片，此數(shù)字下變頻處理器的輸出輸入數(shù)據(jù)的寬度為16.5bits，最大輸入采樣的速率超多81MHz,NCO的最高分辨率為0.023Hz,抽取因子為1~2049倍可編程，而且在1~2049的抽取基礎(chǔ)上，分?jǐn)?shù)倍率轉(zhuǎn)化模塊可以進(jìn)行低倍數(shù)的速率轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變倍數(shù)一般為1~5倍，同時(shí)FIR濾波器的所有系數(shù)都可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行具體的配置。

3.基于FPGA的數(shù)字化變頻的實(shí)現(xiàn)

通過對上面兩種采樣方法的分析可以看出，以上兩種采樣方法在進(jìn)行高速率的采樣過程中，都有著一些無法避免的缺點(diǎn)。而在大規(guī)模的可編程邏輯器件的不斷發(fā)展下，數(shù)字下系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也正在逐漸變得越來越靈活，因?yàn)镕PGA使用的是并行處理的模式，自身的采樣速率非常的快，而且目前新型的FPGA的片內(nèi)資源同時(shí)包含了DSPLOCKS和專用的乘法器，可以將其他的DSP運(yùn)算和多個(gè)加乘運(yùn)算同時(shí)進(jìn)行，這樣就可以在FPGA的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出性能比較高的無線電模塊，比如實(shí)現(xiàn)了DDC模塊的設(shè)計(jì)等。同時(shí)在可編程邏輯器件的基礎(chǔ)上對無線電模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，極大地降低了使用系統(tǒng)芯片的數(shù)量，減少了系統(tǒng)的體積大小，使得系統(tǒng)的性價(jià)比和可靠性得到了根本性的提升。而且研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的軟核在提高相應(yīng)技術(shù)的轉(zhuǎn)化和使用、系統(tǒng)穩(wěn)定性的提升、產(chǎn)品競爭力的提升等方面都有非常高的價(jià)值。所以說基于FPGA的數(shù)字化變頻的實(shí)現(xiàn)效果是非常不錯(cuò)的。

二、數(shù)字下變頻實(shí)現(xiàn)的方法

1.實(shí)現(xiàn)方案的選取

因?yàn)樵谲浖Ｊ较露夹枰獙IC、DDC、FIR算法進(jìn)行編寫，這就會(huì)無形中提升研發(fā)的難度，所以使用硬件的方法來實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻會(huì)顯得更加的容易。在所有的數(shù)字下變頻芯片中，AD6654和AD6655是兩種比較常用的變頻芯片，其中AD6654芯片可以用來實(shí)現(xiàn)完整性數(shù)字下變頻功能，而AD6655芯片在進(jìn)行數(shù)字下變頻的實(shí)現(xiàn)過程中，是無法實(shí)現(xiàn)完整的數(shù)字下變頻功能，還需要使用DSP或者FPGA對輸出端進(jìn)行變頻處理。所以本文在數(shù)字變頻下重點(diǎn)以AD6654為例進(jìn)行詳細(xì)的討論分析。AD6654可以產(chǎn)生7路NCO頻率，而且在AD6654的內(nèi)部集成了速度為912MSPS的ADC,其中ADC為15位。同時(shí)AD6654還集成了FIR濾波和多級CIC濾波，可以同時(shí)滿足各種不同信號下的變頻功能。比如PHS、GSM、UMTS、EDGE、CDMA2000、WCDMA、WIMAX、TD-SCDMA等信號的變頻，因此決定使用AD6654變頻芯片來作為實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻的方案。

2.仿真結(jié)果

現(xiàn)做以下實(shí)驗(yàn)來對基帶數(shù)據(jù)率之間安定關(guān)系進(jìn)行確定，根據(jù)DUC/DDC的原理來看，fs需要是基帶數(shù)據(jù)率的整數(shù)倍數(shù)，因?yàn)镚SM無線網(wǎng)絡(luò)的載波帶寬很低，產(chǎn)生頻譜混疊的情況也不高，就算產(chǎn)生頻譜混疊的情況，表現(xiàn)出來的的現(xiàn)象也不太顯著，而WCDMA的載波帶寬非常的寬，出現(xiàn)頻譜混疊的情況會(huì)更加多一些，更有利于試驗(yàn)的開展，所以選擇WCDEMA無線網(wǎng)絡(luò)為實(shí)際案例進(jìn)行研究。在進(jìn)行采樣時(shí)，當(dāng)fs=2(2×fi)/(2n+1)fs>=2B時(shí)，也就是說當(dāng)中頻fi和時(shí)鐘fs也符合帶通采樣的理論規(guī)定時(shí)，就可以產(chǎn)生出比較理想的頻譜波形，經(jīng)過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，只有在中頻fi和樣時(shí)鐘fs同時(shí)都符合帶通采樣的規(guī)定理論時(shí)，也就是fs=2(2×fi)/(2n+1)時(shí)，產(chǎn)生的底噪譜波才是最理想的。

三、結(jié)語

在WCDMA信號上對數(shù)字下變頻芯片AD6654進(jìn)行測試仿真試驗(yàn)，可以看出通過利用軟件無線電的方法是可以在3G通信領(lǐng)域來達(dá)到數(shù)字通信的目的的。在數(shù)據(jù)通信技術(shù)的不斷發(fā)展下，無線點(diǎn)技術(shù)將會(huì)發(fā)展成為以數(shù)字下變頻技術(shù)為重要發(fā)展方向的一種通信技術(shù)。

作者：洪泳河單位：廣東省電信工程有限公司二分公司