2. 1 數控振蕩器設計

　　NCO 是決定DDC 性能的主要因素之一。NCO的目標是產生頻率可變的正交正、余弦樣本信號。

　　NCO 采用直接數字合成( DDS) 的方法實現，目前常見的技術有查表法和CORDIC 計算法，在軟件無線電超高速的信號采樣頻率的情況下，NCO 實時的計算方法是很難實現的。此時，NCO 產生的正弦樣本最有效和最簡單的方法就是查表法，即事先根據各個NCO 正弦波相位計算好相位的正弦值，并按相位角度作為地址存儲該相位的正弦值數據，其原理圖如圖2 所示。

圖2 基于查表法的NCO 原理圖

　　圖2 中，32 位累加器由一個32 位的加法器和一個32 位寄存器組成，在時鐘的作用下，加法器通過寄存器將輸出數據送入到加法器的一個輸入端,與32 位的頻率控制字進行相加運算，得到一個有規(guī)律的相位累加結果。查找表實際上是一個存儲了正弦信號抽樣點幅度編碼的只讀存儲器ROM，但ROM表的大小會隨地址位數的增加成指數遞增關系，因此，為了不減少查找表的地址位數而滿足信號性能,必須采用優(yōu)化方法來減小ROM 表的大小。根據正弦波的對稱特性，只需存儲四分之一周期的幅值，再通過相應的轉換即可恢復出整個周期的幅值。同時，由于余弦波和正弦波相位差為??/ 2，可以很容易地實現余弦信號。

　　完成DDC 的NCO 模塊設計后，將需要下變頻的輸入信號與NCO 產生的2 路正交本振信號進行相乘，完成數字混頻正交變換，即完成頻譜搬移。

　　2. 2 CIC 濾波器設計

　　CIC 積分梳狀濾波器是實現高速抽取非常有效的單元。CIC 濾波器的單位沖激響應為：

　　式中，D 是CIC 濾波器的階數，濾波器系數都為1。

　　根據Z 變換的定義，CIC 濾波器的Z 變換為:

　　從式( 2) 可以看出CIC 濾波器由2 部分組成，即積分器和梳狀器級聯組成，其實現非常簡單，只有加減運算，沒有乘法運算，FPGA 實現時可達到很高的處理速率。但是，單級CIC 濾波器的旁瓣電平只比主瓣低13. 46 dB，這就意味著阻帶衰減很差，一般是難以滿足實用要求的。為了降低旁瓣電平，可以采取多級CIC 濾波器級聯的辦法解決。

　　N 級CIC 濾波器級聯的帶內容差是單級CIC 濾波器帶內容差的N 倍，這意味著多級CIC 濾波器級聯增大阻帶衰減的同時也增大了帶內容差。所以,CIC 濾波器的級聯數是有限的不宜超過5 級。

　　該設計中，CIC 濾波器需要完成16 倍的抽取,采用5 級級聯來實現，輸入和輸出部分的位寬均為12 bit，在MATLAB 仿真的結果如圖3 所示。

圖3 CIC 濾波器幅度特性

　　經過CIC 濾波器后，信號采樣速率經過16 倍抽取后變?yōu)? MHz，從而實現了抽取功能，同時也降低了采樣速率。