ISL5216在中頻通用接收平臺(tái)中的應(yīng)用

引言
軟件無線電是一種基于寬帶A／D、高速DSP芯片、以軟件為核心的嶄新體系結(jié)構(gòu)。其基本思想是將寬帶A／D盡可能靠近射頻天線，以便將接收到的模擬信號(hào)盡可能早地?cái)?shù)字化，盡量通過軟件來實(shí)現(xiàn)接收機(jī)的各種功能。通過運(yùn)行不同的算法，實(shí)時(shí)地配置信號(hào)，以提供多模式、多頻段的功能。與傳統(tǒng)的模擬方式相比，軟件無線電具有靈活性、適應(yīng)性和開放性等特點(diǎn)，被譽(yù)為無線電領(lǐng)域的又一次革命。目前軟件無線電技術(shù)已在通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。
全數(shù)字化接收機(jī)是軟件無線電中的一個(gè)重要基礎(chǔ)，其硬件平臺(tái)可以用可編程的通用DSP或者可重構(gòu)的專用DSP來實(shí)現(xiàn)。目前，由于硬件水平的限制，直接射頻數(shù)字化還有一定困難。一般是先模擬下變頻至合適的中頻，在中頻直接數(shù)字化，然后經(jīng)數(shù)字下變頻至基帶。模擬下變頻完成初步的頻率選擇，中頻采樣后經(jīng)數(shù)字下變頻完成第二次頻率變換。其中，數(shù)字下變頻的設(shè)計(jì)是關(guān)鍵技術(shù)，它的實(shí)現(xiàn)方式有兩種，一種是在FPGA內(nèi)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，另一種是采用專用的數(shù)字下變頻芯片來實(shí)現(xiàn)。本文將對(duì)INTERSIL公司生產(chǎn)的四通道數(shù)字下變頻器ISL5216的功能特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹，并結(jié)合自行研制的中頻通用接收平臺(tái)，重點(diǎn)介紹利用其實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)的抽取濾波以降低信號(hào)速率的設(shè)計(jì)要點(diǎn)，并給出了設(shè)計(jì)實(shí)例。

1 ISL5216簡(jiǎn)介
1．1 ISL5216的功能特點(diǎn)
ISL5216是INTERSIL公司生產(chǎn)的可編程四通道數(shù)字下變頻器(PDC)，它的基本功能是從輸入的寬帶信號(hào)中提取窄帶信號(hào)，并將其下變頻為數(shù)字基帶信號(hào)，以便后續(xù)DSP處理。
該芯片的主要特點(diǎn)如下：
一 輸入信號(hào)速率達(dá)95MSPS；
一 具有四個(gè)獨(dú)立可編程的下變頻器通道；
一 具有四個(gè)16-bit定點(diǎn)或17-bit浮點(diǎn)模式的并行輸入通道；
一 帶有32-bit可編程載頻數(shù)控振蕩器(NCO)，無雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)大于115dB；
一 具有110dB的帶外衰減；
一 抽取因子范圍為4～65 536；
一 含有24-bit內(nèi)部數(shù)據(jù)通道；
一 內(nèi)含增益容限可達(dá)96dB的數(shù)字AGC；
一 具有多種濾波器功能(其中包括：1到5級(jí)CIC濾波器、半帶抽取與插入FIR濾波器、可編程FIR濾波器和重采樣FIR濾波器)；
一 可通過串聯(lián)濾波獲得附加帶寬；
一 具有四個(gè)獨(dú)立的串行輸出通道；
一 采用2．5V內(nèi)核電壓、3．3V外圍電壓工作。
1．2 ISL5216的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作機(jī)理
ISL5216具有很大的動(dòng)態(tài)范圍和靈活性。在四個(gè)通道中，每一個(gè)通道都是由前端的載頻數(shù)控振蕩器(NCO)、數(shù)字混頻器和級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器CIC以及后端的FIR濾波器、AGC和直角坐標(biāo)到極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。四個(gè)通道中的每個(gè)通道的參數(shù)都可以獨(dú)立通過微處理器進(jìn)行編程。圖1是ISL5216的內(nèi)部功能框圖。A(15∶0)、B(15∶0)、C(15∶0)和D(15∶0)分別為四條并行的數(shù)據(jù)輸入總線。SDXA、SDXB、SDXC和SDXD為四對(duì)串行數(shù)據(jù)輸出線。每一個(gè)輸入都可以連接到任意一個(gè)或所有的內(nèi)部信號(hào)處理通道中去，每一個(gè)通道的輸出都可以接到任何一個(gè)串行輸出端。如果多路通道是同步的，那么這些通道可以復(fù)用到一個(gè)共同的輸出端。四個(gè)通道共用同一個(gè)輸入時(shí)鐘和同一個(gè)串行輸出時(shí)鐘。但是輸出信號(hào)速率既可以是同步的也可以是異步的。位于前端和后端之間的總線多路轉(zhuǎn)換器可以為后端串聯(lián)的濾波器提供靈活的路由，或者為多相濾波提供從一個(gè)前端到多個(gè)后端的路由。電平檢測(cè)器把每一條并行數(shù)據(jù)輸入總線上的信號(hào)電平提供給監(jiān)視器，從而使得微處理器增益控制優(yōu)于A/D轉(zhuǎn)換器。