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用GC1012B構(gòu)建可編程數(shù)字無線電接收機(jī)
摘要：介紹了數(shù)字下變頻器CCl012B，并使用這款芯片構(gòu)建了一個(gè)可編程數(shù)字無線電結(jié)構(gòu)的OFDM[1]傳輸系統(tǒng)的接收機(jī)。關(guān)鍵詞：可編程數(shù)字無線電 數(shù)字下變頻器 CCl012B
現(xiàn)代寬帶無線電接收機(jī)越來越強(qiáng)調(diào)硬件平臺(tái)的數(shù)字化和可編程性，在向軟件無線電邁進(jìn)的過程中，這一點(diǎn)顯得尤為突出。可編程數(shù)字無線電PDR(programmable digital radio)的概念即是在這一背景下提出的，是指以帶通采樣、多速率信號(hào)處理及數(shù)字下變頻技術(shù)等為理論基礎(chǔ)，利用可編程器件CPLD、FPGA及DSP靈活的可重構(gòu)性及強(qiáng)大的數(shù)字處理能力構(gòu)建的數(shù)字化、可編程的無線電硬件平臺(tái)。PDR結(jié)構(gòu)的硬件平臺(tái)通常具有富裕的帶寬和良好的實(shí)時(shí)性。在WCDMA、WLAN等寬帶系統(tǒng)的接收機(jī)中，這種結(jié)構(gòu)被廣泛采納。
數(shù)字下變頻技術(shù)是PDR中一項(xiàng)核心技術(shù)。其作用在于對(duì)A／D之后的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行頻譜搬移，并與頻譜翻轉(zhuǎn)、抽取、濾波等信號(hào)處理相結(jié)合，達(dá)到下變頻及分離頻譜成分的目的。數(shù)字下變頻之后的信號(hào)通常為降速率的基帶信號(hào)。
圖1
數(shù)字下變頻器由數(shù)字混頻器、數(shù)字控制振蕩器、低通濾波器三部分組成。從工作原理上講，數(shù)字下變頻與模擬下變頻相同，即輸入一個(gè)信號(hào)與一個(gè)本地振蕩信號(hào)作乘法運(yùn)算。但是由于數(shù)字下變頻器使用數(shù)字本振，其變頻精度和分辨率可以很高，如GCl012B的頻率分辨率為0．1Hz。DDC的頻率步進(jìn)、頻率間隔等具有理想的性能，另外，其控制和修改較容易，這些都是模擬下變頻器難以比擬的。
本文使用數(shù)字下變頻器GCl012B構(gòu)建了一個(gè)PDR結(jié)構(gòu)的OFDM傳輸系統(tǒng)接收機(jī)。
1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在待設(shè)計(jì)的接收機(jī)中，接收信號(hào)為70MHz中頻、10MHz帶寬的OFDM信號(hào)。不同于傳統(tǒng)接收機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)70MHz中頻信號(hào)模擬下變頻然后進(jìn)行采樣的做法，在PDR結(jié)構(gòu)的接收機(jī)中，直接在中頻上進(jìn)行采樣，采樣頻率為80MHz，然后對(duì)采樣后的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻和4倍的抽取濾波，得到速率為20M Baud的基帶信號(hào)，送至DSP、FPGA部分解調(diào)。降速率的目的在于減輕DSP及FPGA的運(yùn)算負(fù)荷。電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2 GCl012B及其配置
自Graychip公司(現(xiàn)已被TI收購)推出了世界上第一款數(shù)字下變頻ASIC以來，目前許多公司都開發(fā)了數(shù)字下變頻芯片，比較著名的還有Harris(1999年已更名為Intersil)、ADI和Stanford Telecom等。
電路中使用的數(shù)字下變頻器是Graychip公司的GCl012B。GCl012B為3．3V電源供電CMOS器件，輸入信號(hào)最高采樣率100MHz，帶寬50MHz。GCl012B不兼容5V電平，不可將5V電乎的信號(hào)直接接到其任何管腳上，否則將損壞器件。內(nèi)部模塊包括數(shù)控振蕩器、數(shù)字混頻器、可變速率抽取低通濾波器、可調(diào)增益放大器、數(shù)據(jù)格式選擇模塊等。通過微處理器接口對(duì)內(nèi)部寄存器進(jìn)行配置可以改變芯片的工作狀態(tài)。其結(jié)構(gòu)如圖2所示。
圖2
該芯片為120管腳QFP封裝，在3．3V電源供電、70MHz信號(hào)輸入的
[1] [2]
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