一種數(shù)字下變頻電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種數(shù)字下變頻電路，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與混頻模塊，其特征在于：混頻模塊的I路輸出端與Q路輸出端分別依次連接有第一CIC濾波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路、HB濾波抽取電路和FIR濾波抽取電路，第一CIC濾波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路、HB濾波抽取電路以及FIR濾波抽取電路均與控制器相連，在第一CIC濾波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路以及HB濾波抽取電路上還連接有旁路選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)某一旁路選擇開(kāi)關(guān)接通時(shí)，該旁路選擇開(kāi)關(guān)所對(duì)應(yīng)的那一級(jí)電路的抽取率為1。其顯著效果是：電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，在輸入信號(hào)采樣率為102.4MSPS時(shí)，信號(hào)處理帶寬可在100Hz～40MHz的范圍內(nèi)靈活配置。
【專利說(shuō)明】一種數(shù)字下變頻電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，具體地說(shuō)，是一種數(shù)字下變頻電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 在目前已廣泛應(yīng)用的接收機(jī)后端信號(hào)處理和軟件無(wú)線電中，多速率信號(hào)處理是 最近十幾年發(fā)展起來(lái)的一項(xiàng)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，它是以濾波、抽取、內(nèi)插為基本手段，通 過(guò)改變信號(hào)的采樣速率以適應(yīng)各種處理數(shù)字信號(hào)的需要，而數(shù)字下變頻（Digital Down Convert, DDC)是其中的重要組成部分。
[0003] 數(shù)字下變頻（DDC)位于高速A/D變換器之后，根據(jù)后續(xù)信號(hào)處理的需要和處理能 力，提供合適的數(shù)據(jù)采樣率和處理帶寬，所以其運(yùn)算速度直接限制了 A/D的最高采樣率，并 決定了接收機(jī)的最大處理帶寬。
[0004] 而目前的商用數(shù)字下變頻器有比較大的局限性，要么是輸入的數(shù)據(jù)采樣率不夠 高，要么是提供的可處理帶寬有限制，兼容性和靈活性較差。
[0005] 圖1所示是實(shí)現(xiàn)窄帶DDC的一種常用算法結(jié)構(gòu)，其中包括數(shù)控振蕩器（NCO)、數(shù)字 混頻器、CIC(Cascaded Integrator Comb,級(jí)聯(lián)積分梳狀）抽取濾波器、HB(Half Band,半 帶）抽取濾波器、FIR(Finite Impulse Response,有限沖擊響應(yīng)）濾波器和參數(shù)設(shè)置及控 制等模塊，由于采用CIC濾波器，在實(shí)現(xiàn)窄帶需求時(shí)，受限于CIC濾波器的最大抽取率，因此 能提供的處理帶寬范圍不大，一般不超過(guò)1MHz，難以適應(yīng)應(yīng)用需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 僅鑒于此，為了提供更大范圍的信號(hào)處理帶寬，靈活適應(yīng)各種不同的信號(hào)處理需 求，充分發(fā)揮軟件無(wú)線電適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明提供一種數(shù)字下變頻電路，所采用的具體 的技術(shù)方案是：
[0007] -種數(shù)字下變頻電路，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與混頻模塊，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用 于實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻信號(hào)的采集，所述混頻模塊包括數(shù)控振蕩器，該數(shù)控振蕩器輸出兩路相互 正交的本振信號(hào)并與所述中頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)混頻處理，在該混頻模塊的輸出端形成I路輸出與 Q路輸出，其關(guān)鍵在于：所述混頻模塊的I路輸出端與Q路輸出端分別依次連接有第一 CIC 濾波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路、HB濾波抽取電路和FIR濾波抽取電路，所述數(shù)控振 蕩器、第一 CIC濾波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路、HB濾波抽取電路以及FIR濾波抽取 電路均與控制器相連，該控制器用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的參數(shù)和邏輯控制，在所述第一 CIC濾 波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路以及HB濾波抽取電路上還連接有旁路選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)某 一旁路選擇開(kāi)關(guān)接通時(shí)，該旁路選擇開(kāi)關(guān)所對(duì)應(yīng)的那一級(jí)電路的抽取率為1。
[0008] 通過(guò)上述方案可以看出，本方案在常用的下變頻電路結(jié)構(gòu)中通過(guò)增設(shè)一級(jí)CIC濾 波抽取電路，同時(shí)對(duì)各級(jí)CIC濾波抽取電路和HB濾波抽取電路增設(shè)旁路選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)需要 極寬處理帶寬的時(shí)候，前端的兩個(gè)CIC濾波抽取電路和HB濾波抽取電路置為旁路，由FIR 濾波抽取電路起到濾波和提供最大帶寬的作用；當(dāng)需要極小處理帶寬的時(shí)候，前端兩個(gè) CIC濾波抽取電路能夠提取很大的抽取率，再與HB濾波抽取電路與FIR濾波抽取電路組合， 便能得到更大的抽取率，從而容易的獲得極窄的處理帶寬，對(duì)于處于可提供帶寬范圍內(nèi)的 其它處理帶寬，可以根據(jù)應(yīng)用項(xiàng)目的側(cè)重點(diǎn)由控制器靈活配置各個(gè)電路模塊的控制參數(shù)， 從而達(dá)到最佳的應(yīng)用效果。
[0009] 作為進(jìn)一步描述，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊包括并/串轉(zhuǎn)換模塊、FIFO緩沖模塊以及 邏輯控制模塊，用于適應(yīng)不同A/D轉(zhuǎn)換器的輸出，實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻信號(hào)的采樣。
[0010] 為了保證滿足系統(tǒng)的抽取率，所述第一 CIC濾波抽取電路采樣5級(jí)級(jí)聯(lián)，所述第二 CIC濾波抽取電路采樣6級(jí)級(jí)聯(lián)。
[0011] 進(jìn)一步地，所述HB濾波抽取電路的級(jí)聯(lián)級(jí)數(shù)范圍為1?3。
[0012] 本發(fā)明的顯著效果是：
[0013] 電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便，在輸入信號(hào)米樣率為102. 4 MSPS(Million samples per second百萬(wàn)抽取/秒）時(shí)，信號(hào)處理帶寬可在IOOHz?40MHz的范圍內(nèi)靈活配置，對(duì)應(yīng)輸出 的基帶信號(hào)數(shù)據(jù)率在128SPS?51. 2MSPS的范圍內(nèi)變化，擴(kuò)展了現(xiàn)有數(shù)字下變頻器的信號(hào) 處理帶寬。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是現(xiàn)有數(shù)字下變頻器的電路原理框圖；
[0015] 圖2是本發(fā)明的電路原理框圖；
[0016] 圖3是數(shù)控振蕩器（NCO)的數(shù)據(jù)處理流程圖；
[0017] 圖4是CIC濾波抽取電路的數(shù)據(jù)處理流程圖；
[0018] 圖5是HB濾波抽取電路的數(shù)據(jù)處理流程圖；
[0019] 圖6是FIR濾波抽取電路的數(shù)據(jù)處理流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】以及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0021] 如圖2所示，一種數(shù)字下變頻電路，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與混頻模塊，所述數(shù)據(jù)預(yù) 處理模塊包括并/串轉(zhuǎn)換模塊、FIFO緩沖模塊以及邏輯控制模塊，用于適應(yīng)不同A/D轉(zhuǎn)換 器的輸出，實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻信號(hào)的采樣，所述混頻模塊包括數(shù)控振蕩器，該數(shù)控振蕩器輸出兩 路相互正交的本振信號(hào)并與所述中頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)混頻處理，在該混頻模塊的輸出端形成I路 輸出與Q路輸出。
[0022] 從圖2可以看出，數(shù)字下變頻電路從輸入端接收來(lái)自A/D轉(zhuǎn)換器輸出的數(shù)字采樣 數(shù)據(jù)后，首先通過(guò)預(yù)處理模塊實(shí)現(xiàn)并/串轉(zhuǎn)換和FIFO緩沖，形成數(shù)字中頻信號(hào)。
[0023] 圖中的NCO為數(shù)控振蕩器，能產(chǎn)生兩路相互正交的本振信號(hào)sin (ω εη)和 cos(co。1〇,用于與采樣后的數(shù)字中頻信號(hào)Χ(η)進(jìn)行混頻，以實(shí)現(xiàn)變頻的目的，其內(nèi)部處理 流程見(jiàn)圖3。它是采用查表法產(chǎn)生離散正弦信號(hào)，工作時(shí)以1/4為周期輸入數(shù)據(jù)，每輸入一 個(gè)數(shù)據(jù)，NCO的相位累加器就增加一個(gè)2 π XfuZfs的相位增量，然后以累加后的相位加上 抖動(dòng)（Dither)值作為正弦表的查找地址，輸出該地址上的數(shù)值，得到的就是該點(diǎn)的正弦樣 本值，其中U為本地振蕩頻率，f s為NCO輸入信號(hào)的采樣頻率。
[0024] 上面所述的混頻器，將來(lái)自NCO模塊的數(shù)字本振信號(hào)與輸入的數(shù)字中頻采樣信號(hào) 進(jìn)行混頻計(jì)算，輸出I和Q兩路相互正交的混頻信號(hào)Itl (η)和Qtl (η)，即
[0025] I0 (η) = X (η) X cos (ω cn)
[0026] Q0 (η) = X (η) X [-sin (ω cn)]
[0027] 經(jīng)過(guò)混頻后，頻率被變頻到基帶，完成了數(shù)字中頻到基帶的頻譜搬移。
[0028] 混頻后的I、Q信號(hào)的數(shù)據(jù)率仍為數(shù)字中頻采樣信號(hào)的采樣率，數(shù)據(jù)率很高，需要 進(jìn)行降速率抽取處理，要實(shí)現(xiàn)無(wú)失真的抽取，必須優(yōu)化設(shè)計(jì)抽取濾波器以防止頻率混疊；根 據(jù)系統(tǒng)需求，采用多級(jí)級(jí)聯(lián)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)總抽取因子D的降數(shù)據(jù)率處理。
[0029] 因此，在本發(fā)明中，所述混頻模塊的I路輸出端與Q路輸出端分別依次連接有第一 CIC濾波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路、HB濾波抽取電路和FIR濾波抽取電路，所述數(shù) 控振蕩器、第一 CIC濾波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路、HB濾波抽取電路以及FIR濾波 抽取電路均與控制器相連，該控制器用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的參數(shù)和邏輯控制，在所述第一 CIC 濾波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路以及HB濾波抽取電路上還連接有旁路選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng) 某一旁路選擇開(kāi)關(guān)接通時(shí)，該旁路選擇開(kāi)關(guān)所對(duì)應(yīng)的那一級(jí)電路的抽取率為1。
[0030] 上面所述的兩個(gè)CIC濾波抽取電路，即圖2中的CICl和CIC2,每個(gè)CIC濾波抽取 電路根據(jù)不同的應(yīng)用需求，采用不同的級(jí)聯(lián)數(shù)，這里的CICl采用5級(jí)級(jí)聯(lián)，CIC2采用6級(jí) 級(jí)聯(lián)，5級(jí)級(jí)聯(lián)的CICl模塊的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理流程見(jiàn)圖4,6級(jí)級(jí)聯(lián)的CIC2模塊的處理流程與 5級(jí)級(jí)聯(lián)的CICl模塊相似，只是多增加1級(jí)。
[0031] 通過(guò)對(duì)圖4所示的CIC濾波抽取電路分析可知，其沖激響應(yīng)為
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種數(shù)字下變頻電路，包括數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊與混頻模塊，所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊用于 實(shí)現(xiàn)數(shù)字中頻信號(hào)的采集，所述混頻模塊包括數(shù)控振蕩器，該數(shù)控振蕩器輸出兩路相互正 交的本振信號(hào)并與所述中頻信號(hào)實(shí)現(xiàn)混頻處理，在該混頻模塊的輸出端形成I路輸出與Q 路輸出，其特征在于：所述混頻模塊的I路輸出端與Q路輸出端分別依次連接有第一 CIC濾 波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路、HB濾波抽取電路和FIR濾波抽取電路，所述數(shù)控振蕩 器、第一 CIC濾波抽取電路、第二CIC濾波抽取電路、HB濾波抽取電路以及FIR濾波抽取電 路均與控制器相連，該控制器用于實(shí)現(xiàn)各個(gè)模塊的參數(shù)和邏輯控制，在所述第一 CIC濾波 抽取電路、第二CIC濾波抽取電路以及HB濾波抽取電路上還連接有旁路選擇開(kāi)關(guān)，當(dāng)某一 旁路選擇開(kāi)關(guān)接通時(shí)，該旁路選擇開(kāi)關(guān)所對(duì)應(yīng)的那一級(jí)電路的抽取率為1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字下變頻電路，其特征在于：所述數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊包 括并/串轉(zhuǎn)換模塊、FIFO緩沖模塊以及邏輯控制模塊，用于適應(yīng)不同A/D轉(zhuǎn)換器的輸出，實(shí) 現(xiàn)數(shù)字中頻信號(hào)的采樣。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字下變頻電路，其特征在于：所述第一 CIC濾波抽取 電路采樣5級(jí)級(jí)聯(lián)，所述第二CIC濾波抽取電路采樣6級(jí)級(jí)聯(lián)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種數(shù)字下變頻電路，其特征在于：所述HB濾波抽取電路的 級(jí)聯(lián)級(jí)數(shù)范圍為1?3。
【文檔編號(hào)】H04B1/16GK104320088SQ201410581682
【公開(kāi)日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年10月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月27日
【發(fā)明者】馮曉東 申請(qǐng)人:重慶會(huì)凌電子新技術(shù)有限公司