数字下变频

数字下变频(DDC)汇报人：吴阳学号：2011202120081LOGOYourcompanyslogan数字下变频：在超外差式接收机中，如果经过混频后得到的中频信号比原始信号的频率低，那么此种混频方式叫做下变频（DownConverterorDC）。将射频信号通过一次或者几次的模拟下变频转换到中频上，在中频对信号数字化，然后再进行数字下变频。数字下变频DigitalDownConverterorDDC）是软件无线电的核心技术之一。Yourcompanyslogan报告内容论文主要内容1原理和结构2论文主体部分3完成工作4Yourcompanyslogan主要内容这篇论文主要解决数字下变频信号处理过程中一些问题，并行处理结构可以有效的降低采样率，多通道并行处理则可以有效降低处理成本。该论文介绍:(1)数字下变频技术；(2)分析了多种数控振荡器导致输出相位的不同;(3)总结了减少信噪比的误差因素,提供了特殊工程设计的指数分布依据。Yourcompanyslogan原理和结构原理：数字下变频器(DDC)是接收机A／D变换后，首先要完成的处理工作，一般的DDC由本地振荡器(NCO)、混频器、低通滤波器和抽取器组成.主要作用：其一是把中频信号变为零中频信号；其二是降低采样率。从频谱上看，数字下变频将A/D采样后信号从中频变换到基带。这样的处理由两步完成：首先是将输入信号与正交载波相乘，然后进行数字滤波滤除不需要的频率分量。NCO，混频器，数字滤波器速率要等于采样率，采样率低于600MHz，很难实时的在FPGA中进行处理YourcompanysloganDDC总体结构：NCO数字控制振荡器:是软件无线电、直接数据频率合成器（DDS，Directdigitalsynthesizer）、快速傅立叶变换（FFT，FastFourierTransform）等的重要组成部分，同时也是决定其性能的主要因素之一，用于产生可控的正弦波或余弦波。随着芯片集成度的提高、在信号处理、数字通信领域、调制解调、变频调速、制导控制、电力电子等方面得到越来越广泛的应用。YourcompanysloganCIC滤波器：ＣＩＣ抽取滤波器由积分滤波部分（ｉｎｔｅｇｒａｔｏｒ）和梳状滤波（ｃｏｍｂ）两部分构成。一个Ｎ阶的ＣＩＣ滤波器，积分部分由Ｎ个理想的数字滤波器级联组成，这些滤波器的采样率是ｆｓ。每一级都是反馈系数相同的单极点滤波器。ＣＩＣ滤波器的梳状部分工作在低采样率上，采样率为ｆｓ/Ｒ,R是采样率变换因子，为整数。这一部分由Ｎ个差分延迟为Ｍ的梳状滤波器级联而成,在滤波器设计中，差分延迟是一个控制滤波器频率响应的设计参数，。YourcompanysloganFIR滤波器:滤波器构成的多级抽取滤波器组进行滤波和降采样处理，完成对整个信道的整形滤波再将产生的正交基带信号Ｉ（ｎ）、Ｑ（n）送到通用ＤＳＰ处理器。进行信号识别等处理。一般根据阻带衰减要求确定积分梳状滤波器（ＣＩＣ）级联级数Ｌ，但是级联积分梳状滤波器将引起有用信号通带的单调下降，通带的下降随着级联级数Ｌ的增加而增加，为此ＣＩＣ后面级联第二个低通抽取滤波器，一般采用半带抽取滤波器（ＨＢＦ）和普通ＦＩＲ滤波器，ＦＩＲ滤波器对ＣＩＣ抽取滤波器有用信号通带的下降进行补偿且具有较陡直的滚降特性。当通带误差容限要求较高时，为补偿ＣＩＣ滤波器的通带下降，ＦＩＲ滤波器的阶数较高Yourcompanyslogan论文主体1.并行处理结构：抽取滤波器模块通过多相滤波器结构降低采样率和实现低通滤波。Yourcompanyslogan论文主体2.合成：所有的和信号将混合成最后的I和Q路信号。Yourcompanyslogan论文主体3.NCO输出序列的相位差分析数控振荡器（NCO）是一个能产生两路正交数字频率输出的器件，它是数字下变频中不可缺少的一个环节。图8-1-1是一个NCO的原理框图。数控振荡器(NCO)主要由相位累加器和正弦、余弦查找表（LookUpTable）组成。在每个时钟沿将上次的相位和输入的相位相加得到本次的相位，再根据相位在正弦、余弦查找表（LUT）中查找出对应的正弦和余弦值后将其输出。正弦、余弦查找表（LUT）中按以下函数存放数据：sin(n)=sin(2n/N)cos(n)=cos(2n/N)Yourcompanyslogan这里，n是输入到LUT中的地址；N是LUT中样本的数量sin(n)是正弦波在(2n/N)位置的幅度；cos(n)是余弦波在(2n/N)位置的幅度。将n从0增加到N使得LUT输出一个完整周期的正弦和余弦波形的幅度值。2n/N代表0到2之间被分出的相位角。根据输入控制数据决定n在输出周期（时间间隔t）内如何在0到N之间增加。每个系统时钟下，LUT的地址增加一次，其增加量由相位输入数据phase[m..0]来控制。相位角数据由累加器累加并存储在累加器寄存器中。相位累加器的输出用于决定LUT的地址。NCO输出多路正余弦信号，各有不同的相位差，但在相位分离后有相同的采样率。以正弦信号为例，等同于分析此式：d(n)=sin（2pif*nT）很容易发现多路信号间存在相位差。Yourcompanyslogan4.量化影响和误差分析输出频率由输入系统时钟的频率和输入相位决定的。相位值的宽度m决定了NCO的最小频率调节值。当输入的相位值为1时，宽度为w时，输出最低频率，也就是输出频率的调节精度。根据奈奎斯特采样定理，输出最大频率为。NCO输出正弦、余弦波幅度的位数由LUT中的数据位数决定。总结：离散信号的精确性与寄存器长度相关，寄存器长度越长，精确度越高，硬件实现却越复杂。多路相位合成滤波器在DDC并行处理过程中不会产生其他噪声，因此在并行处理过程中信噪比的分析等同于传统的DDC结构。Yourcompanyslogan所做工作基于matlab的数字下变频设计步骤：步骤一：确定数字频率合成器输出频率步骤二：确定总抽取率D步骤三：确定各级滤波器设计参数CIC滤波器（所谓的积分梳妆滤波器）：抽取率、级数；补偿滤波器和FIR滤波器：抽取率、阶数及系数。Yourcompanyslogan