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数字下变频的VHDL实现

1数字下变频子模块

1.1 数字正交混频

数字正交混频模块包括两个部分,NCO数控振荡器模块,混频模块。

1.1.1 NCO数控振荡器模块

  NCO模块生成两个正交的三角信号,以便于输入信号混频。实现NCO的方法有两种。

  A)基于查找表的方法

事先根据正弦波的相位计算好正弦值,将各正弦样本以相位角度为地址存储。采样时钟控制NCO的相位累加器实现累加,然后用累加后的相位作为地址,输出存储器中该地址上的数值,就可以得到正弦样本值。基于查找表实现NCO的基本结构如下图

图3查找表NCO基本结构图

 

 

  B)基于多相的方法

尽管基于查找表的方法生成的两路正弦信号的正交性很好,但是也有它的一些缺点。基于累加后相位作为地址的方法,会因为相尾截断引发本振信号的相噪变化,而且需要额外的存储器,占用一定的资源。

多相的方法是,根据本振信号的数字频率,一个周期产生4个值,正弦信号产生0,1,0,-1。余弦信号产生1,0,-1,0。NCO的值就是4个正弦和余弦值得组合,循环的将这4个正余弦值与ADC的输出数据相乘即可实现数字的正交解调。

 

1.1.2 混频模块

  调用Xinlinx IP core 乘法器,将输入信号数据与两路本振信号相乘,即完成混频。

1.2 CIC抽取滤波器

1.2.1 抽取器的作用

在数据信号处理中,随着采样速率的提高,采样后的数据流速率变得很高,这会导致后续的处理速度跟不上,因此有必要对A/D后的数据流进行降速处理。因此需要设计一个满足抽取(抗混叠)要求的数字滤波器,CIC(积分级联梳妆)滤波器就具有比较好的性能。

1.2.1 抽取器的结构图

CIC滤波器结构简单,没有乘法器,只有加法器,积分器和寄存器。是已经被证明在高速抽取系统中有很高的性能。CIC滤波器的结构图如下:

图4 3级CIC抽取滤波器

 

上图是3级CIC抽取滤波器的结构图。其中左侧是梳妆部分,右侧是积分部分。中间R为抽取器。

输出y的位宽计算公式为:最大输出位宽=输入数据位宽+Nlog2(R*M);

其中 N-阶数

 R-抽取倍数

         M-每次采样的样本数,一般M=1

 

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