一種通用中頻數(shù)字化接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)

摘要：為滿足雷達(dá)中頻數(shù)字化接收機(jī)通用性設(shè)計(jì)要求，給出基于可編程的四通道數(shù)字下變頻器ISL5416結(jié)合高速A／D器件AD6645實(shí)現(xiàn)通用中頻數(shù)字接收機(jī)的設(shè)計(jì)方案。利用AD6645實(shí)現(xiàn)直接中頻采樣，在ISL5416中完成頻譜搬移，數(shù)字濾波和抽取，實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻到基帶；用FPGA實(shí)時(shí)控制，給ISL5416配置參數(shù)和系統(tǒng)時(shí)序控制。詳細(xì)討論了數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)和仿真。測(cè)試結(jié)果顯示，系統(tǒng)動(dòng)態(tài)范圍大，鏡像抑制比高，這是模擬中頻接收機(jī)不具有的。整個(gè)系統(tǒng)集成度高，可靠性好，使用靈活，已在多個(gè)雷達(dá)產(chǎn)品中運(yùn)用。
關(guān)鍵詞：中頻數(shù)字接收機(jī)；直接中頻采樣；數(shù)字下變頻；數(shù)字濾波器

0 引 言
數(shù)字化接收機(jī)是軟件無線電的重要內(nèi)容，軟件無線電的主要思想是將數(shù)字化推向前端，即將模數(shù)／數(shù)模轉(zhuǎn)換器(ADC／DAC)盡量設(shè)在射頻端，它是理想的軟件無線電實(shí)現(xiàn)方法，也是數(shù)字化接收機(jī)的發(fā)展方向。早期的數(shù)字化接收機(jī)受模數(shù)轉(zhuǎn)換器件(ADC)水平的制約，采用正交雙通道零中頻方案，即通過變頻將射頻變換到零中頻(基帶)，正交解調(diào)得到模擬的正交信號(hào)，再進(jìn)行數(shù)字化。由于該方案的主體變換都在模擬部分實(shí)現(xiàn)，數(shù)字化工作較少，不是真正意義上的數(shù)字化接收機(jī)。實(shí)現(xiàn)起來設(shè)備量較大，而且該方案中的正交混頻器是模擬器件，得到的正交I，Q信號(hào)很難保證幅相正交精度。目前理論和實(shí)現(xiàn)上較成熟的數(shù)字化接收機(jī)方案是中頻數(shù)字化接收機(jī)，即將射頻信號(hào)經(jīng)低噪聲放大，經(jīng)一次或二次下變頻后，在中頻(或高中頻)直接采樣，在數(shù)字下變頻到基帶得到正交的I，Q信號(hào)。目前，中頻數(shù)字化接收機(jī)已在通訊、雷達(dá)上普遍使用。為適應(yīng)靈活多樣的模式，建立一個(gè)通用的中頻數(shù)字化處理平臺(tái)是十分必要的，現(xiàn)在有較高性價(jià)比的專用DSP芯片也為中頻數(shù)字化接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)提供了有力的硬件支持。ISL5416以其強(qiáng)大的可編程能力，使得中頻數(shù)字化接收機(jī)的設(shè)計(jì)變得更為靈活和方便。本文即是采用專用DDC芯片ISL5416實(shí)現(xiàn)雷達(dá)中頻數(shù)字化接收機(jī)的一例。該設(shè)計(jì)非常方便地在信號(hào)中頻實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化，而且可通過配置不同參數(shù)，實(shí)現(xiàn)不同模式、不同頻率的接收和解調(diào)。

1 設(shè)計(jì)原理
中頻數(shù)字化接收機(jī)主要由模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、數(shù)字下變頻器(DDC)組成，如圖1所示。其中，A／D主要完成對(duì)模擬中頻信號(hào)進(jìn)行采樣，得到數(shù)字化的中頻信號(hào)，DDC將感興趣的信號(hào)轉(zhuǎn)換至基帶，同時(shí)做抽樣率變換及濾波處理，得到正交的I，Q信號(hào)送后續(xù)的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)進(jìn)行基帶信號(hào)處理。DDC是整個(gè)中頻數(shù)字化接收機(jī)的核心，DDC由數(shù)控振蕩器(NCO)、混頻器、低通濾波器和抽取器組成。