ISL5216在中頻通用接收平臺(tái)中的應(yīng)用
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每個(gè)通道的前端部分都包括有正交數(shù)控振蕩器(NCO)、數(shù)字混頻器、桶形移位寄存器和級(jí)聯(lián)積分梳狀濾波器(CIC)。NCO具有32-bit頻率控制字，可用于信道的分選和載波跟蹤，其頻率分辨率可達(dá)16．3MHz(輸入信號(hào)速率為70MSPS)。NCO的無虛假信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)大于115dB。桶形移位寄存器可提供介于2-45到2-14之間的增益以防止CIC的溢出。CIC濾波器的級(jí)數(shù)介于1到5級(jí)之間，并且是可編程的，同時(shí)，CIC的抽取因子也是可編程的，第5級(jí)的抽取因子為5到512，第4級(jí)的抽取因子為4到2048，第3級(jí)的抽取因子為4到32768，第1級(jí)和第2級(jí)的抽取因子為4到65536。
每個(gè)通道的后端部分包括有FIR處理模塊、AGC和直角坐標(biāo)到極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器。FIR處理模塊是一個(gè)靈活的濾波器計(jì)算機(jī)，它可用于單一或一組串行抽取的濾波，單一濾波器的階數(shù)可達(dá)256，一組串行抽取濾波器的總階數(shù)可達(dá)384。FIR支持像抽取、重采樣、內(nèi)插等各種類型的濾波器?？删幊痰臄?shù)字濾波器系數(shù)的寬度為22-bit，ROM中提供的此系數(shù)可用于幾種半帶濾波器響應(yīng)或重采樣器。而AGC部分則可提供增益高達(dá)96dB的固定或自動(dòng)增益控制。自動(dòng)增益控制具有兩種設(shè)置模式和兩組環(huán)增益。AGC環(huán)使用的直角坐標(biāo)到極坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換器輸出也可以用于AM或FM解調(diào)。
ISL5216支持定點(diǎn)和浮點(diǎn)并行輸入模式，其輸出結(jié)果可在4-bit定點(diǎn)到32-bit浮點(diǎn)中選取，并可通過微處理器接口進(jìn)行編程。另外，所有同步通道的輸出數(shù)據(jù)也都通過微處理器接口來讀取。
1．3 ISL5216的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
ISL5216主要實(shí)現(xiàn)3個(gè)功能，即數(shù)字正交混頻、數(shù)據(jù)降速率處理和數(shù)據(jù)成形濾波。其參數(shù)配置直接關(guān)系到系統(tǒng)的性能，主要參數(shù)選擇有：總的抽取因子及其在各部分的分配、CIC中的階數(shù)選擇、可編程FTR濾波參數(shù)的選擇、半帶濾波器個(gè)數(shù)的選擇。
總的抽取因子選擇主要取決于最終的輸出數(shù)據(jù)率和ADC的中頻采樣率。最終輸出數(shù)據(jù)率是由所需基帶信號(hào)的帶寬決定的，根據(jù)抽樣定理，輸出數(shù)據(jù)率至少為信號(hào)帶寬的兩倍。ADC采樣率的選擇對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)有著十分重要的作用，適當(dāng)?shù)倪^采樣對(duì)于提高系統(tǒng)的性能會(huì)有一定好處。我們從公式SNR=6．02N+1．7dB+10log(fs／2B)即可得出結(jié)論，式中，N為ADC：的位數(shù)，fs為采樣速率，B為信號(hào)帶寬?？梢?，要獲得高信噪比，可以提高系統(tǒng)的采樣率。但采樣率過高，那么最終的抽取因子必然選得很大，這對(duì)于抽取前端的抗混疊濾波器來講，勢(shì)必增加其階數(shù)和計(jì)算量；采樣率過低，會(huì)增加采樣前端抗混疊濾波器的階數(shù)，從而造成設(shè)計(jì)和制造上的困難。所以，要根據(jù)實(shí)際情況來確定ADC：采樣率。
CIC濾波器是由5級(jí)積分器和梳狀濾波器組成的抽取濾波器，其階數(shù)和抽取因子可以分別在1～5和4～65 536中選擇，這是根據(jù)ISL5216數(shù)據(jù)手冊(cè)中抽取因子與混疊抑制比的關(guān)系來決定的。
可編程FIR濾波器是整個(gè)ISL5216中最靈活的部分，可實(shí)現(xiàn)抽取，也可單獨(dú)進(jìn)行濾波而不抽取。其階數(shù)和系數(shù)的選擇是根據(jù)ISL5216本身的系統(tǒng)資源和可用時(shí)鐘數(shù)來決定的。
抽取鏈中單個(gè)FIR濾波器階數(shù)可以達(dá)到256階，多個(gè)FIR濾波器的總階數(shù)可以達(dá)到384階。半帶濾波器的選擇是靈活的：若抽取率較高，可用半帶濾波器實(shí)現(xiàn)抽取，最后使用非抽取可編程FIR濾波器來進(jìn)行均衡；若抽取率較低，可以通過可編程FIR濾波器直接實(shí)現(xiàn)抽取濾波而不選用半帶濾波器，這是因?yàn)榘霂V波器的階數(shù)少，濾波幅頻特性較差。
ISL5216參數(shù)的設(shè)計(jì)思路是：首先確定中頻采樣的采樣率和最終輸出的數(shù)據(jù)率，根據(jù)兩者的要求來確定可用的時(shí)鐘數(shù)和總抽取因子；然后進(jìn)行總抽取因子的分配，包括根據(jù)CIC：抽取因子與抗混疊抑制比的關(guān)系確定CIC部分的抽取因子，同時(shí)也確定了后續(xù)可編程FIR濾波器和半帶濾波器的抽取因子；最后再根據(jù)可用的時(shí)鐘數(shù)和所需的抽取因子計(jì)算出FIR濾波器的階數(shù)、系數(shù)及半帶濾波器的個(gè)數(shù)；最后核算所使用的資源和時(shí)鐘數(shù)是否滿足要求。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/157590.htm
2 ISL5216的設(shè)計(jì)實(shí)例
在中頻通用接收平臺(tái)中，接收的中頻信號(hào)經(jīng)A／D采樣后直接進(jìn)入ISL5216的輸入端進(jìn)行處理。ISL5216的串行輸出都接入FPGA中，進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換并存入FIF0，由DSP讀取以進(jìn)行后續(xù)的處理。通過這樣一個(gè)確定的硬件平臺(tái)，只需要修改QDDC的內(nèi)部寄存器參數(shù)就能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)解調(diào)中心頻率、輸出速率、濾波器帶寬等參數(shù)的軟件控制，實(shí)現(xiàn)需要的解調(diào)功能。下面將根據(jù)使用中的實(shí)例來說明QDDC參數(shù)配置的主要流程。
2．1 FM信號(hào)解調(diào)
對(duì)一個(gè)采樣頻率為56MHz的FM信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，在鑒頻器后需要再加一級(jí)濾波器，這時(shí)QDDC某一通道的配置原理圖如圖2所示。
信號(hào)首先通過抽取因子為64的CIC濾波器，將56MHz的信號(hào)速率降低到875kHz。然后HBF5進(jìn)行抽取因子為2的抽取，接著通過抽取因子為1的FIR2，這時(shí)信號(hào)的速率已經(jīng)降為437．5kSPS。FIR2是一個(gè)帶寬為260kHz的低通濾波器，用來降低帶外噪聲干擾。FIR2輸出的信號(hào)在通過AGC和鑒頻器后并不直接輸出，而是反饋回FCE(濾波器計(jì)算引擎)進(jìn)入FIR3，濾波后的信號(hào)才會(huì)輸出FCE。FIR3是一個(gè)帶寬為20kHz的低通濾波器，抽取因子為4，其信號(hào)輸出速率為109．375kHz。如有需要可以在輸出之前、FIR3之后連接重采樣濾波器，進(jìn)行分?jǐn)?shù)抽取因子的抽取，使輸出的信號(hào)速率能與后續(xù)處理設(shè)備的速率相匹配。FIR濾波器的系數(shù)使用Matlab中的fdatool工具來設(shè)計(jì)，將系數(shù)按照濾波器文件格式制作成*．imp文件格式。使用ISL5216配置軟件對(duì)ISL5216的內(nèi)部寄存器進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置如圖3所示。
FIR2的輸出需要反饋回FCE以進(jìn)行最后一級(jí)的濾波，但I(xiàn)SL5216配置軟件并不支持反饋設(shè)置，必須自己修改寄存器的值。地址為*108的指令寄存器必須進(jìn)行修改。FIR2對(duì)應(yīng)的指令寄存器為*108～*10B，其中地址為*108的寄存器的比特位28∶18需要進(jìn)行修改，由290Cxxxx改為2A8Cxxxx，作用是使能AGCLF，Pamvth(1∶0)設(shè)為”01”，OS停止，F(xiàn)B設(shè)為1。最后在串行輸出的時(shí)候，應(yīng)將輸出格式選為Q2。
評(píng)論