基于DDC和DUC的大帶寬DRFM設計與實現
3 大帶寬DRFM在FPGA中的設計與實現
根據上述DRFM系統的基本結構,在FPGA開發(fā)平臺QuartusⅡ中實現其功能,主要完成對系統及內部模塊的建模,并在Modelsim中對整個系統進行了功能仿真,驗證了設計的正確性。在FPGA中實現的基于DDC和DUC大帶寬DRFM的整體模塊如圖6所示。本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/153519.htm
,m=0,1,2,…。其中m取值滿足fs≥2B的最大正整數。
得到的采樣序列為
即x(2n)(-1)n和x(2n+1)(-1)n兩個序列分別是同相分量xI(n)和正交分量xQ(n)的2倍抽取序列。根據抽取原理可知,如果xI(n)和xQ(n)的數字譜寬度π/2,則其兩倍抽取序列xI(2n)和xQ(2n+1)可以無失真表示原序列。根據傅里葉變換性質可以推出
可知兩者的數字譜恰好相差一個延遲因子*,在時域上即是相差0.5個采樣點。為彌補這種時域的非對齊,需要引入兩個時延濾波器加以校正。這兩個濾波器需滿足
基于多相濾波的數字正交下變頻實現過程如圖7所示。
由上述算法,可以推導出寬帶DDC的多相濾波高效結構如圖8所示。
輸入中頻數字信號為x(n),依次經過一個采樣點的延遲后分別進行4倍抽取,得到4路并行信號,依次為a(n)、b(n)、c(n)、d(n)。將得到的4路并行信號,分別經過一個采樣點的延遲后再分別進行2倍抽取,得到8路并行信號,依次為x0(n)、x1(n)、x2(n)、x3(n)、x4(n)、x5(n)、x6(n)、x7(n)。由式(3)可知,x(n)的偶數項對應其同相分量I路信號,奇數項對應其正交分量Q路信號。于是,對以上的8路信號進行處理,得到4路并行的I路信號xI0、xI1、xI2、xI3和4路并行的Q路信號xQ0、xQ1、xQ2、xQ3,其中xI0=x0(n)、xI1=x2(n)、xI2=x4(n)、xI3=x6(n)、xQ0=x1(n)、xQ1=x3(n)、xQ2=x5(n)、xQ3=x7(n)。將得到的4路并行的I路信號與4路并行的Q路信號分別通過滿足式(5)的時延濾波器,使得I路信號和Q路信號在時域上對齊。經過時延濾波器后,得到I路4路并行信號xII0(n)、xII1(n)、xII2(n)、xII3(n),和Q路4路并行信號xQQ0(n)、xQQ1(n)、xQQ2(n)、xQQ3(n)。
雖然信號x(n)經過抽取后變成了8路信號,經過DDC后變成了4路并行的I路和Q路信號,盡管每一路保存的I、Q兩路信號對應的復信號與原信號相比,都有一定的頻譜損失,但這4路并行的信號總體卻完整保存了信號x(n)的頻譜和相位信息。若要恢復信號x(n),只需經過一個相反過程即可。該寬帶DDC的多相濾波結構在FPGA中具體實現的模塊如圖9所示。
圖9中第1模塊實現將信號x(n)抽取變?yōu)?路信號,分離出I路和Q路數據。第2,3模塊實現的是將并行4路的I路和Q路數據經過各自對應的濾波器實現時域上的對齊,并最終將中頻數字信號變成基帶信號。
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