短波信道模擬器中數(shù)字下變頻的設(shè)計(jì)
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圖2 基于查表法的NCO 原理圖
圖2 中，32 位累加器由一個32 位的加法器和一個32 位寄存器組成，在時(shí)鐘的作用下，加法器通過寄存器將輸出數(shù)據(jù)送入到加法器的一個輸入端,與32 位的頻率控制字進(jìn)行相加運(yùn)算，得到一個有規(guī)律的相位累加結(jié)果。查找表實(shí)際上是一個存儲了正弦信號抽樣點(diǎn)幅度編碼的只讀存儲器ROM，但ROM表的大小會隨地址位數(shù)的增加成指數(shù)遞增關(guān)系，因此，為了不減少查找表的地址位數(shù)而滿足信號性能,必須采用優(yōu)化方法來減小ROM 表的大小。根據(jù)正弦波的對稱特性，只需存儲四分之一周期的幅值，再通過相應(yīng)的轉(zhuǎn)換即可恢復(fù)出整個周期的幅值。同時(shí)，由于余弦波和正弦波相位差為??/ 2，可以很容易地實(shí)現(xiàn)余弦信號。
完成DDC 的NCO 模塊設(shè)計(jì)后，將需要下變頻的輸入信號與NCO 產(chǎn)生的2 路正交本振信號進(jìn)行相乘，完成數(shù)字混頻正交變換，即完成頻譜搬移。
2. 2 CIC 濾波器設(shè)計(jì)
CIC 積分梳狀濾波器是實(shí)現(xiàn)高速抽取非常有效的單元。CIC 濾波器的單位沖激響應(yīng)為：
從式( 2) 可以看出CIC 濾波器由2 部分組成，即積分器和梳狀器級聯(lián)組成，其實(shí)現(xiàn)非常簡單，只有加減運(yùn)算，沒有乘法運(yùn)算，F(xiàn)PGA 實(shí)現(xiàn)時(shí)可達(dá)到很高的處理速率。但是，單級CIC 濾波器的旁瓣電平只比主瓣低13. 46 dB，這就意味著阻帶衰減很差，一般是難以滿足實(shí)用要求的。為了降低旁瓣電平，可以采取多級CIC 濾波器級聯(lián)的辦法解決。
N 級CIC 濾波器級聯(lián)的帶內(nèi)容差是單級CIC 濾波器帶內(nèi)容差的N 倍，這意味著多級CIC 濾波器級聯(lián)增大阻帶衰減的同時(shí)也增大了帶內(nèi)容差。所以,CIC 濾波器的級聯(lián)數(shù)是有限的不宜超過5 級。
該設(shè)計(jì)中，CIC 濾波器需要完成16 倍的抽取,采用5 級級聯(lián)來實(shí)現(xiàn)，輸入和輸出部分的位寬均為12 bit，在MATLAB 仿真的結(jié)果如圖3 所示。
圖3 CIC 濾波器幅度特性
經(jīng)過CIC 濾波器后，信號采樣速率經(jīng)過16 倍抽取后變?yōu)? MHz，從而實(shí)現(xiàn)了抽取功能，同時(shí)也降低了采樣速率。
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