数字下变频的FPGA实现

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数字下变频DDC的设计与FPGA实现

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现有的数字下变频实现方法有通用ＤＤＣ芯片、ＡＳＩＣ和ＦＰＧＡ等［２１。而ＦＰＧＡ在软件方面，可进行编程，在实际应用方面可以根据系统的要求，实现不同的功能并可以进行升级扩展；在硬件方面可实现稳定、高速、复杂的运算。因此在设计ＤＤＣ时往往选用ＦＰＧＡ作为首选。
引言
软件无线电技术是在上个世纪九十年代提出
软件编程在硬件上的实现，完成通信方式的转换Ⅲ 。
软件无线电有很大的优势，有优秀的兼容性，其可完
全数字化、完全可编程，在开发的过程中特别方便系
统的升级和扩充，便于实现各种技术的更新换代，缩
关键词：数字下变频；ＦＰＧＡ；ＣｌＣ滤波器；ＨＢ滤波器
ＤｅｓｉｇｎｏｆＤｉｇｉｔａｌＤｏｗｎＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｎｄＦＰＧＡｉｍｐｌｅｍｅ￣ｔａｔｉｏｎ
ｔｈｅｅｎｄ，ｗｅｃａｒｒｉｅｓｏｕｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅＤＤＣａｎｄｖｅｒｉｉｅｆｄｉｔｓｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｇｉｔａｌｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ；ＦＰＧＡ；ＣＩＣｉｌｆｔｅｒ；ＨＢｉｌｆｔｅｒ

数字下变频的FPGA实现

通常不能满足实际需要，常采用多级级联的方法来获得较好的阻带衰减。如果使用 ’ 级的级联 )*) 来实现，阻带衰减将达到（ 1 ./ = 2>） ’@ ?, = 但并不可以任意地增大 ’ 值， ’ 值的增大同时也会引起通带波纹（通带容限）的增大，从而影响滤波器性能。另外，从式（<）中可以得到 ’ 级级联后的振幅将达到 #’ ，需要必要的运算对其进行修正。因为 )*) 滤波器无需乘法运算，该滤波器应用在下变频系统数据量最大的最前端。图/ （ 9）所示为用 ’A6B4CD484:9BE: 软件工具设计的 )*) 滤波器模型。其主体部分由 . 个 2 阶、 2 倍抽取率的 )*) 滤波器和 . 个移位寄存器组成。其中移位寄存器的作用是适当的衰减由于多级滤波器级联导致的振幅增大问题。图 / （ F）为设计模型
{
.， (! " ! # 1 . ( ，其他
（2）
的仿真结果。其中波形 . 为输入信号，波形 % 为输出信号。因输入信号为标准正弦波形，理想情况下带宽为 . 。因此， 2 倍下变频反映到时域中的效果为对输入信号进行 2 倍的抽取。
由于 )*) 滤波器的所有系数都是 . ，因此这种滤波器实现起来极其简单，只是通过简单的求和即可完成滤波过程。这种
!"": 年第&期
仪表技术与传感器
=.)*/?,+.* 6+HF.BA?+ 0.G ’+.)1/

宽带信号数字下变频技术的FPGA实现

• 189•两路供电一路是NORMAL POWER,一路是ESS POWER,线路图上也是两路供电但实际操作中按要求拔出跳开关后DEU 上还有电，带电拆装容易损坏DEU ，所以在进行拆装时还要整机断电（图1）。

AMM 23-73-00-22700-00-B 。

2)DEU 的联接端和终端：DEU 上的终端/联接端盒是根据DEU 在飞机上的安装位置决定的IPC23-73-09-08H 图而且两者件号是不同的（图2、图3）。

航后报告有故障信息CAM NOT LOADED 或OBRM/CIDS(101RH)-SDF1之类故障一般就要重新安装CAM 或OBRM 卡然后进行测试。

注意COM 卡和OBRM 及PRAM 卡在FAP上会显示件号，拔出后会显示图2图3NONE ，重新安装后要做一遍上电测试才会出现件号。

航后报告有信息SMOKE 一般情况下要更换DIRECTOR,因为烟雾探测是有CIDS 计算机SDF 部分的功能。

总结：CIDS 系统功能强大涉及到的部件及故障多种多样，引起的原因也各不相同，排故时要考虑到的东西很多，我们平时要本着从易到难，从简单到复杂的思路进行排故，尽量不要把问题搞大。

因为虽然CIDS 系统大都是客舱内的故障但有些还是影响飞行或者是根本就无法放行，所以对CIDS 系统还是要有一定的了解，对我们在航前，过站能快速准确的对相应的故障有一个正确处理措施保障航班的正常运行有很大的帮助。

引言：雷达发射信号的带宽直接决定雷达的距离分辨率，高分辨率目标识别雷达要求更高的信号带宽，以实现对目标型号的具体识别。

对于要求信号实时处理的雷达系统，高速的ADC 采样速率与低速的FPGA 流水处理速率，需要引入多相滤波理论，通过并行多相分解实现FPGA 低速处理高速的ADC 采样信号，并且通过合适的抽取速率以降低数字下变频后信号的处理速率。

1 数字下变频的多相分解传统的窄带信号数字下变频理论是将信号混频、低通滤波、抽取。

软件无线电数字下变频技术研究及FPGA实现

ｓｅｄｐｅ．ＴｉｐｐｒｒｓｒｈｓｏｈｈｓａｅｅａｃｅｎｔｅＤＤＣｔｃｎｌｇｎｓｆａｅｒｄｏｓｓｅ，ＣｍｐｒｎｔｔｅｐｒｍｅｅｓｆｔｅｅｈｏｏｙｉｏｗｒａｉｙｔｍｓｏａｇｗｉｈａａｔｒｏｈＧＳｉｈＭｓｓｅｙｔｍ，ａ
ａｎｄＦＰＧＡｍｐｌｍｅｔｔｏｉｅｎａｉｎ
ＨｉＺｉＱＵＹｎ，ＥＳｎＥＬｈ，ＩａｇＨｏｇ
（ｃｏｌｏｎｏｍｔｎＳｉｃｎｅｈｏｏｙｏｔｅｔＪｏｎｎｖｒｉ，ｈｎｄ１７６，ｈｎ）ＳｈｏｆＩｆｒａｉｃｎｅａｄＴｃｎｌｇ，ＳｕｈｓｉｔｇＵｉｓｙＣｅｇｕ６５Ｃｉａｏｅｗａｏｅｔ１
振荡器ＮＯ（ｕｒａｌｏｔｌｄＯｉａｒ产生的正交本振信号混频，后再由抽取滤波模块进行处ＣＮｍｅｉｌＣｎｒｌｓｌｔ）ｃｙｏｅｌｏ然
理，以输出低速的低频或基带信号。本文以软件无线电数字下变频技术为研究对象，考ＧＭ系统建参Ｓ
ＡｂｔａｔＩｎｅｔｅｌｗｔｈｒｑｅｃｘｎｆｔｒｇ、ｅｉｔｇａｄｓａｉｇｏｈｉｕｉｎｌ．Ｉｔｅｓｒｃ：ｔｅｄｏｄａｉｔｅｆｕｎｙｍｉｉｇ、ｌｉｈｅｉｅｎｄｃｍａｉｎｈｐｎｆｔｅｐｔｓｇａｓｎｈＤＤＣｙｔｍ，ｎｓｓｅ

数字下变频电路的FPGA实现

数字下变频电路的FPGA实现随着数字化时代的到来，数字信号处理技术已经成为了许多领域中不可或缺的一部分。

其中，数字下变频技术是一种非常重要的数字信号处理技术，被广泛应用于雷达、通信、音频处理等领域。

本文将介绍数字下变频电路的FPGA实现。

数字下变频电路的基本原理数字下变频电路的基本原理是将输入信号进行混频，将高频信号转换为低频信号，并对低频信号进行采样和滤波，得到一个纯净的低频信号。

数字下变频电路通常由数字信号处理器、数字乘法器和数字低通滤波器等组成。

FPGA实现数字下变频电路的优势 FPGA（Field Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，能够根据需要实现各种数字电路。

与传统的数字信号处理芯片相比，FPGA具有以下优势：高速并行处理能力：FPGA内部具有大量的可编程逻辑器件，可以实现高速并行处理，提高处理速度和效率。

灵活性：FPGA可以通过重新编程实现不同的数字电路，方便灵活，可以快速适应不同的应用场景。

可靠性：FPGA内部具有严格的质量保证措施，保证了数字电路的可靠性和稳定性。

设计数字下变频电路的算法：根据具体应用场景和要求，利用MATLAB 等软件设计数字下变频电路的算法。

将算法转换为硬件描述语言：将设计的数字下变频电路算法转换为硬件描述语言（如VHDL或Verilog），并利用EDA工具进行仿真和验证。

将硬件描述语言编译成二进制文件：将生成的硬件描述语言编译成二进制文件，以便在FPGA上实现。

将二进制文件下载到FPGA中：将生成的二进制文件下载到FPGA中，通过调试和测试，最终实现数字下变频电路。

结论数字下变频电路的FPGA实现具有高速并行处理能力、灵活性和可靠性等优势，已经被广泛应用于雷达、通信、音频处理等领域。

通过设计算法、转换为硬件描述语言、编译成二进制文件以及下载到FPGA中等步骤，可以实现数字下变频电路的高效、快速和可靠实现。

数字下变频电路是一种重要的信号处理单元，它在通信、雷达、电子对抗等领域有着广泛的应用。

数字下变频技术的研究及FPGA实现的开题报告

数字下变频技术的研究及FPGA实现的开题报告一、选题背景随着数字技术的不断发展，数字下变频技术应用越来越广泛，尤其是在航空、舰船和工业控制等领域，数字下变频技术的应用已经成为一种趋势。

数字下变频技术是指使用数字信号处理器或FPGA等数字电路，将输入的交流电信号转化为直流电信号，并通过PWM技术输出不同频率的电流信号，实现变频器的功率调节功能。

针对数字下变频技术在工业应用中存在的一些问题，本研究计划借助FPGA技术，设计实现一种高效、可靠的数字下变频技术方案。

二、选题意义目前，传统的变频器主要采用模拟电路实现，系统效率低、系统复杂度高、功耗大、电磁干扰等问题十分突出。

数字下变频技术则能够很好地解决这些问题，同时还具有高速、高精度、高可靠性、低成本等优势。

通过本研究设计的数字下变频技术方案，可以有效地提高变频器的性能表现，减少设备成本，进一步推动数字化技术在工业应用领域的发展。

三、研究方法本研究计划采用FPGA技术实现数字下变频技术方案。

具体研究方法如下：1. 数字信号处理模块的设计。

将输入的交流电信号转化为直流电信号，并进行数字信号处理，获得适合输出的数字信号。

2. PWM模块的设计。

通过PWM技术控制输出电流的频率和占空比，实现电机的功率调节功能。

3. 硬件平台的搭建。

将设计好的数字信号处理模块和PWM模块集成到FPGA芯片中，搭建出数字下变频器的硬件平台。

4. 软件程序的编写。

编写实现数字下变频技术的软件程序，在FPGA 芯片中运行，控制数字下变频器工作。

四、预期成果本研究预期实现一种高效、可靠的数字下变频技术方案，并通过FPGA实现硬件平台及相应的软件程序。

该方案的预期成果包括：1. 实现输入电压转化为输出电流的功能，并可根据需要进行功率调节。

2. 实现高速、高精度的数字信号处理功能，提高系统效率及稳定性。

3. 实现较低的功耗、EMI及设备成本。

五、可行性分析本研究采用FPGA技术实现数字下变频技术方案具有较高的可行性和实际应用价值。

数字下变频的FPGA实现

ｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙ．
一一一
一一一一 … 一一一一
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＤＤＣ；ＩＰｃｏｒｅ；ｄｉｒｅｃｔｄｉｇｉａｔｌｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｒ（ＤＤＳ）；ＦＰＧＡ
中图分类号：ＴＮ７４
文献标识码：Ｂ
文章编号：１９９４ — ３０９１（２０１３）０５ — ０６９ — ０７２
０引言
软件无线电是目前和未来无线通信系统的关键技术，
ｓｏｆｔｗａｒｅｒａｄｉｏ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｉｉｔｇａｌｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ａｎｄｔｈｅｎｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｓｔｈｅ
果表明，各个模块和整个系统都能按要求工作，从而验证了ＦＰＧＡ实现数字下变频的正确性。
关键词：数字下变频；ＩＰ核；数字频率合成器（ＤＤＳ）；Ｆ１－１／一￣Ａ
ＲｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｄｉｇｉｔａｌｄｏｗｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｂｙＦＰＧＡ
ＦＰＧＡｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅＦＰＧＡｃｈｉｐＶｉｒｔｅｘ一５Ｘｃ５ｖｌｘｌ１０Ｔｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｄｉｉｔｇａｌｄｏｗｎ

基于FPGA的高速数字下变频系统设计

基于FPGA的高速数字下变频系统设计摘要：基于FPGA设计了一高速数字下变频系统，在设计中利用并行NCO和多相滤波相结合的方法有效的降低了数据的速率，以适合数字信号处理器件的工作频率。

为了进一步提高系统的整体运行速度，在设计中大量的使用了FPGA中的硬核资源DSP48。

Xilinx ISE14.4分析报告显示，电路工作速度可达360MHz。

最后给出了在Matlab和ModelSim中仿真的结果，验证了各个模块以及整个系统的正确性。

数字下变频(Digital Down Conversion，DDC)是软件无线电系统的关键模块之一，其可将高频数据流信号变成易于后端数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)设备实时处理的低频数据流信号。

在数字下变频实现中，随着信号采样率的不断提高，数据率也会相应的提高，但是实际应用中随着数据速率的不断提高，数据处理器件(如FPGA)的处理速度会无法满足要求而不能正常工作，从而带来了数字信号处理的瓶颈问题。

本设计就是以多路并行NCO技术为基础，研究了如何在FPGA中用多路并行采样数据的方式来解决数据处理器件无法提供高速率的匹配信号的问题，并给出了高速DDC实现的架构和仿真结果。

1 数字下变频基本原理数字下变频主要由频谱搬移和抽取两部分组成，如图1所示，其中频谱搬移包含数控振荡器(Numerically Controlled Oscillators，NCO)、乘法器和低通滤波器(LPF，Low Pass Filter);抽取包含抽取滤波器(LPF2)和D倍的抽取，LPF2是为了限制信号的频谱，以免抽取后发生混叠。

模拟信号经过A/D转换后分成两路信号，一路信号和NCO输出的正弦信号相乘(同相分量)，一路和NCO输出的余弦信号相乘(正交分量)，之后经过低通滤波器(LPF1)将高频分量滤除，然后信号经过抽取滤波以降低速率，最终输出的两路信号就可以送往后续的数字信号处理器中做进一步的处理。

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图１数宇下变频器结构框图
件进行设计与仿真。该软件可以和Ｍｔｂ中的ｓｕｎ工具共ａａｌｉｌｋｍｉ
同使用，利用ｓｕｎ方便的模块设计和强大的波形显示窗口，ｉｌｋｍｉ
Байду номын сангаас
１１混频器．
文中考虑的数据是已经经过模数转换的数字信号，以式所（）１～式（）３均以数字域的形式给出。系统接收到的数据是对自然信号调制产生的窄带信号，其解析表达式为ｚｎ＝Ａ，Ｂ・Ｓ（ｎ＋ｎ］（）（１Ｃ［’ （）＋）Ｏ￡０
（）ｓ［ｏ＋ｎ］ｎ・ｉ ∞ ｎ（）ｎ（）１
０引肓
的后续接收链路的数字下变频的实现。数字下变频的结构原
数字下变频（Ｄ）Ｄｃ的目的是使经过粗模拟滤波和过采样之后的数据在数字域内达到采样速率最小，以实现减少冗余数据
的目的，使信号接收系统的数字化和软件化得以实现。文中提出一种采用ＦＧＰＡ器件来实现数字下变频的方案。
ＦＧＰＡ芯片既有高逻辑密度和通用性，又有可编程逻辑器件的用户可编程特性。使用ＦＧＰＡ器件实现的下变频器可以更加方
理图如图ｌ所示，主要由数字混频器和数字滤波器组两部分组成。混频器部分由直接数字合成器（Ｄ）和两路乘法器组ＤＳ
成；数字滤波器部分主要由级联积分梳状滤波器（Ｉ波ＣＣ滤器）、半带滤波器（Ｂ滤波器）和后级ＦＲ滤波器组成的链ＨＩ路构成。
（东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳１００）１０４
摘要：研究了高倍抽取的数字下变频设计，重点分析了基于级联积分梳状滤波器和级联半带滤渡器的多级抽样频率
算法。并提出了用最新的Ｓｓｍｅｅａｒｙｔｇｎｒｏ软件实现ＦＧｅｔＰＡ的设计、真方案，仿缩短了开发周期，简化了设计流程，增加了系统的集成度和稳定性，降低了开发成本。对于混频器、级联积分梳状滤波器和数字下变频器都给出了仿真波形。关键词：数字下变频；软件无线电；半带滤波器；级联积分梳状滤波器；ＰＡＦＧ
ｈｏｔｘｌｉｉ－ｉｏｙｔｔｅｃｓｄｔｅｅｐｏｔｔｎｔｆｔｅｓｓｍ．Ｔｅ￣ｌｆｎｗｖｆｍｉｒＩｌｒａｄＤＤｅｅａｈｗｎａｈａｏｍｅｈｅｈｍｕａｏａｅｏｘ，ＣＣｆｔＣｗｒｌｓｏｎ．ｉｅｉｅｎｌＫｅｙＷｏｄ．ＤＣ；ｏ￣ａｅＲａｏＨＢ—ＦｌｒＣＣ－ｉｅ；ＰＡｒｓＤＳｌｒ－ｄ；ｗｉ－ｉｅ；ＩＦｌｒＦＧｔｔ
便地设计出通用的数字下变频系统，采用软件更新的方法使其适用于多种接收协议，同时也可将存储器、控制器等外围器件
集成到芯片内部，提高了整个系统的稳定性和集成度。Ｉ数字下变频原理与实现选用ｓａｔ３ｐｒｎ系列芯片为设计对象，ａ采用Ｓｓｍｅｅａｒｙｔｇｎｒｔ软ｅｏ
维普资讯
２００６蔗
仪表技术与传感器
ＩｓｕｎＴｃｎｑｅａｄＳｎｏｎｔｍｅｔｅｈｉｕｎｅｓｒｒ
２ｏ０６Ｎ．ｏ１
第１期
数字下变频的ＦＧ实现ＰＡ
贾雪琴，李强，王旭，李景宏
中围分类号：Ｎ７Ｔ７
文献标识码：Ａ
文章编号：０ —１１２０）１０５ — ３１２８（０６０ — ０６００４
ＲａｉａｏｆｉｉｌｏｎＣｎｅｓｎｂＰｅｌｔｎｏｇｔｗｏｖｒｉｙＦＧＡｚｉＤａＤｏ
Ｊｕ－ｉ，ＩｉｇＷＡＧＸ，Ｉｉ－ｎＩＸｅｑｎＬａ，ＮｕＬｎｈｇＡＱｎＪｇｏ
（ｏ蝴ｅｅｆｎｏｆＳｉｃｇＩｆｔｌ０ｍａｍｃｎｅ＆￣ｅ
ｒｇＮｒｉ，ｏｎ
ｍｎｖｒｔ，ｈｎａｇ１００，ＵｉｅｓｙＳｅｙｎ１０４ｉ
）
Ａａｔ：ｔｄｄｈｈｄｃａｏｔｉｔｏｎｃｎｅｅ，ａｄｅｅｉｌｎｌｅｕｔｓｇｅｉａｏｌｒｈａｅｎｂｒＳｉｉｅｉｔｎｒｉｏｄｉｌｗｖ￣ｒｎｓｃｌａａｚｍｌｔｅｄｃｔｎｇｉｍｂｓｄ￣ｕｅｇｍｉａｏｆｇａｄｏｐａｙｙｄｉａ — ｍｉａｏｔｏｃｓａｅｔｒｏ－ｏｂ（Ｉ）ｆｔｎａａｄ（Ｂｆｔ．ｏｗｒ，ｙｔｇｎｒｏａｉｄｔｅｉｎｉｕｔｇｏＰＡａｃｄｄｉｅａｒｍＣＣｉｅａｄｈｌｂｎＨ）ｌｒＳｆａＳｓｍｅｅｔｒｌｅｄｓｎａｄｓｌｉｆＦＧｎｇｔｃｌｒｆｉｅｔｅｅａｒｅｚｈｅｇｍａｎ（ｅ０瑚ｉｄｆｌ罢ｇｔａａ）Ｐｊｃａｅ１ＦＧｉｆｒａｒｙ．ｒｅｔｂｓｄＯＰＡｗｌａｏｄｅｒｏｓ１ｌｓｂｌｙａｄｉｒｉｔｒｔｎｆｅｓｓｍ，ｄｗｌｒｕｅｔｉｔｎ￣ｅｎｇｉｒｈｔａｄｃａｉＴｅａｏｏｔｙｅｎｉｅ