寬帶信號數(shù)字下變頻課件

數(shù)字下變頻匯報人：吳陽LOGO數(shù)字下變頻：在超外差式接收機中，如果經(jīng)過混頻后得到的

中頻信號比原始信號的頻率低，那么此種混頻

方式叫做下變頻（DownConverterorDC）。將射頻信號通過一次或者幾次的模擬

下變頻轉(zhuǎn)換到中頻上，在中頻對信號數(shù)字化，

然后再進行數(shù)字下變頻。數(shù)字下變頻DigitalDownConverterorDDC）是軟件無線電

的核心技術之一。

報告內(nèi)容論文主要內(nèi)容1

原理和結構2

論文主體部分3

完成工作4原理和結構原理：數(shù)字下變頻器(DDC)是接收機A／D變換后，首先要完成

的處理工作，一般的DDC由本地振蕩器(NCO)、混頻器、

低通濾波器和抽取器組成.主要作用：其一是把中頻信號

變?yōu)榱阒蓄l信號；其二是降低采樣率。從頻譜上看，數(shù)字

下變頻將A/D采樣后信號從中頻變換到基帶。這樣的處

理由兩步完成：首先是將輸入信號與正交載波相乘，然后

進行數(shù)字濾波濾除不需要的頻率分量。NCO，混頻器，

數(shù)字濾波器速率要等于采樣率，采樣率低于600MHz，

很難實時的在FPGA中進行處理DDC總體結構：NCO數(shù)字控制振蕩器:是軟件無線電、直接數(shù)據(jù)頻率合成器（DDS，Directdigitalsynthesizer）、快速傅立葉變換（FFT，F(xiàn)astFourierTransform）等的重要組成部分，同時也是決定其性能的主要因素之一，用于產(chǎn)生可控的正弦波或余弦波。隨著芯片集成度的提高、在信號處理、數(shù)字通信領域、調(diào)制解調(diào)、變頻調(diào)速、制導控制、電力電子等方面得到越來越廣泛的應用。

CIC濾波器：ＣＩＣ抽取濾波器由積分濾波部分（ｉｎｔ

ｅｇｒａｔｏｒ）和梳狀濾波（ｃｏｍｂ）

兩部分構成。一個Ｎ階的ＣＩＣ濾波器，積

分部分由Ｎ個理想的數(shù)字濾波器級聯(lián)組成，

這些濾波器的采樣率是ｆｓ。每一級都是反

饋系數(shù)相同的單極點濾波器。ＣＩＣ濾波器

的梳狀部分工作在低采樣率上，采樣率為

ｆｓ/Ｒ,R是采樣率變換因子，為整數(shù)。這一

部分由Ｎ個差分延遲為Ｍ的梳狀濾波器級聯(lián)

而成,在濾波器設計中，差分延遲是一個控制

濾波器頻率響應的設計參數(shù)，。

論文主體1.并行處理結構：抽取濾波器模塊通過多相濾波器結構降低采樣率和實現(xiàn)低通濾波。論文主體2.合成：所有的和信號將混合成最后的I和Q路信號。論文主體3.NCO輸出序列的相位差分析數(shù)控振蕩器（NCO）是一個能產(chǎn)生兩路正交數(shù)字頻率輸出的器件，它是數(shù)字下變頻中不可缺少的一個環(huán)節(jié)。圖8-1-1是一個NCO的原理框圖。

數(shù)控振蕩器(NCO)主要由相位累加器和正弦、余弦查找表（LookUpTable）組成。在每個時鐘沿將上次的相位和輸入的相位相加得到本次的相位，再根據(jù)相位在正弦、余弦查找表（LUT）中查找出對應的正弦和余弦值后將其輸出。正弦、余弦查找表（LUT）中按以下函數(shù)存放數(shù)據(jù)：sin(n)=sin(2n/N)cos(n)=cos(2n/N)4.量化影響和誤差分析

輸出頻率由輸入系統(tǒng)時鐘的頻率和輸入相位決定的。相位值的寬度m決定了NCO的最小頻率調(diào)節(jié)值。當輸入的相位值為1時，寬度為w時，輸出最低頻率，也就是輸出頻率的調(diào)節(jié)精度。根據(jù)奈奎斯特采樣定理，輸出最大頻率為。NCO輸出正弦、余弦波幅度的位數(shù)由LUT中的數(shù)據(jù)位數(shù)決定?？偨Y：離散信號的精確性與寄存器長度相關，寄存器長度越長，精確

度越高，硬件實現(xiàn)卻越復雜。多路相位合成濾波器在DDC并行

處理過程中不會產(chǎn)生其他噪聲，因此在并行處理過程中信噪比

的分析等同于傳統(tǒng)的DDC結構。所做工作基于matlab的數(shù)字下變頻設計步驟：步驟一：確定數(shù)字頻率合成器輸出頻率步驟二：確定總抽取率D步驟三：確定各級濾波器設計參數(shù)CIC濾波器（所謂的積分梳妝濾波器）：抽取率、級數(shù)；補償濾波器和FIR濾波器：抽取率、階數(shù)及系數(shù)。數(shù)控振蕩器NCO采用的直接數(shù)字頻率合成技術(DDS)是一種實用的頻率合成技

術，DDS由相位概念出發(fā)直接合成所需波形的一種新的頻率合成技術。

DDS合成技術采用了簡便和有效的查表法，即根據(jù)各個正弦波相位計

算好相位對應的正弦值，存在ROM中。隨著時鐘周期變換，相位累加

器不斷頻率控制字累加，送出相應的相位累加值；按照產(chǎn)生的相位累

加值在正弦數(shù)據(jù)存儲單元中查出對應的正弦幅度值并輸出。當一個周

期相位滿后，查找表回到初始值。HB（半帶濾波器)HB濾波器非常多的用于實現(xiàn)D=2倍的抽取，計算效率比普通FIR效率高出近一倍，時間也更快。HB性質(zhì)：HB的沖激響應偶數(shù)點全是零(零點除外)，所以HB只有一般FIR運算量的二分之一。FIR濾波器FIR濾波器設計方法以直接逼近所需離散時間系統(tǒng)的頻率響應為基礎，主要是選擇有限長度的h(n)，盡可能逼近傳輸函數(shù)。

窗函數(shù)法是指定連續(xù)的理想