数字下变频

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3.NCO输出序列的相位差分析 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， 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。 是一个NCO的原理 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。 框图。
FIR滤波器 FIR滤波器: 滤波器:
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பைடு நூலகம்
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1.并行处理结构： 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。 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。
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2.合成：所有的和信号将混合成最后的I和Q路信号。 2.合成：所有的和信号将混合成最后的I 路信号。 合成
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数字下变频(DDC) 数字下变频(DDC)
汇报人：吴阳 学号：2011202120081 学号：2011202120081
数字下变频：在超外差式接收机中，如果经过混频后得到的 在超外差式接收机中，
中频信号比原始信号的频率低，那么此种混频 中频信号比原始信号的频率低， 方式叫做下变频 （Down Converter or DC）。 DC）。将射频信号通过一次或者几次的模拟 ）。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， 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。 然后再进行数字下变频。数字下变频 Digital Down Converter or DDC）是软件无线电 DDC） 的核心技术之一。 的核心技术之一。
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NCO数字控制振荡器 NCO数字控制振荡器
CIC滤波器：ＣＩＣ抽取滤波器由积分滤波部分 CIC滤波器：ＣＩＣ抽取滤波器由积分滤波部分（ｉｎｔ 抽取滤波器由积分滤波部分（ｉｎｔ
ｅｇｒａｔｏｒ）和梳状滤波（ｃｏｍｂ） ｅｇｒａｔｏｒ）和梳状滤波（ｃｏｍｂ） 和梳状滤波 两部分构成。一个Ｎ阶的ＣＩＣ滤波器， ＣＩＣ滤波器 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， 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。 ｆｓ。每一级都是反 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 。ＣＩＣ滤波器 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， 的梳状部分工作在低采样率上，采样率为 ｆｓ/ ,R是采样率变换因子 为整数。 是采样率变换因子， 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 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， 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 ，。
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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（ 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 通用ＤＳＰ处理器。进行信号识别等处理。 ＤＳＰ处理器 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， （ＣＩＣ）级联级数Ｌ，但是 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， 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 ＣＩＣ后面级联第二个低通抽取滤 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，Ｆ （ＨＢＦ）和普通ＦＩＲ滤波器 波器，一般采用半带抽取滤波器（ＨＢＦ）和普通ＦＩＲ滤波器，Ｆ ＩＲ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 滤波器对ＣＩＣ ＩＲ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 ＣＩＣ滤波 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 ，ＦＩＲ滤波器的阶数较高 器的通带下降，ＦＩＲ滤波器的阶数较高
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这里，n 是输入到LUT中的地址； N 是LUT中样本的数量 中的地址； LUT中样本的数量 这里， 是输入到LUT中的地址 sin(n) 是正弦波在 (2πn/N) 位置的幅度；cos(n) 是余弦波在 (2π 位置的幅度； (2πn/N) 位置的幅度。 (2π 位置的幅度。 增加到N使得LUT输出一个完整周期的正弦和余弦波形的 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。 n/N代表 代表0 之间被分出的相位角。 幅度值。2πn/N代表0到2π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 之间增加。 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 的地址增加一次， 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 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 来控制。 存器中。相位累加器的输出用于决定LUT的地址 的地址。 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， NCO输出多路正余弦信号，各有不同的相位差，但在相位分离 输出多路正余弦信号， 后有相同的采样率。以正弦信号为例，等同于分析此式： 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。 d(n)=sin（2pif*nT）很容易发现多路信号间存在相位差。
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 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， 度越高，硬件实现却越复杂。多路相位合成滤波器在DDC并行 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， 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 结构。 的分析等同于传统的DDC结构。
数控振荡器(NCO)主要由相位累加器和正弦 余弦查找表（ 数控振荡器(NCO)主要由相位累加器和正弦、余弦查找表（ 主要由相位累加器和正弦、 Look Up Table）组成。在每个时钟沿将上次的相位和输入的相位 Table）组成。 相加得到本次的相位，再根据相位在正弦、余弦查找表（LUT） 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） 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： (2π 按以下函数存放数据：sin (n) = sin (2πn/N) cos (n) = cos (2πn/N) (2π
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所做工作
基于matlab的数字下变频设计步骤 基于matlab的数字下变频设计步骤： 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 步骤一： 步骤二：确定总抽取率D 步骤二：确定总抽取率D 步骤三： 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； CIC滤波器（所谓的积分梳妆滤波器）：抽取率、级数； 滤波器（ ）：抽取率 补偿滤波器和FIR滤波器 抽取率、阶数及系数。 滤波器： 补偿滤波器和FIR滤波器：抽取率、阶数及系数。
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报告内容
1
论文主要内容
2
原理和结构
3
论文主体部分
4
完成工作
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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， 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， 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。 理成本。 该论文介绍: 数字下变频技术； 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; 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 总结了减少信噪比的误差因素, 的指数分布依据。
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DDC总体结构： DDC总体结构： 总体结构
:是软件无线电、直接数据频 率合 是软件无线电、 成器（DDS， synthesizer）、快速傅立叶变换（ ）、快速傅立叶变换 成器（DDS，Direct digital synthesizer）、快速傅立叶变换（ FFT， FFT，Fast Fourier Transform） 等的重要组成部分，同时也是 Transform） 等的重要组成部分， 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。 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、 处理、数字通信领域、调制解调、 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 制导控制、电力电子等方面得到越来越广泛的应用。 速、制导控制、电力电子等方面得到越来越广泛的应用。
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4.量化影响和误差分析 4.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。 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 决定了NCO的最小频率调节值 当输入的相位值为1 的最小频率调节值。 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。 ，也就是输出频率的调节精度。根 据奈奎斯特采样定理， NCO输出正弦 输出正弦、 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 中的数据位数决定。 余弦波幅度的位数由LUT中的数据位数决定。
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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 数字下变频器(DDC)是接收机 是接收机A 变换后，
的处理工作，一般的DDC由本地振荡器(NCO)、混频器、 由本地振荡器(NCO)、混频器、 的处理工作，一般的DDC由本地振荡器 低通滤波器和抽取器组成.主要作用： 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， 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 采样后信号从中频变换到基带。 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， 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， 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， 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 很难实时的在FPGA中进行处理