基于FPGA的DDC在频谱仪中的设计

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1、电子科技大学硕士学位论文基于FPGA的DDC在频谱仪中的设计姓名：张锡权申请学位级别：硕士专业：电子与通信工程指导教师：李玉柏;董万明20090501摘要摘要软件无线电思想的出现带来了接收机实现方式的革新。随着近年来软件无线电理论和应用趋于成熟与完善，软件无线电技术已经被越来越广泛地应用于无线通信系统和电子测量测试仪器中。数字下变频技术作为软件无线电的核心技术之一，在频谱分析仪中也得到了越来越普遍的应用。本人参与的手持式频谱分析仪项目采用的是中频数字化实现方式，可满足轻巧，可重配置和低功耗的需求。数字化中频的关键部件数字下变频器DDC采用的是Intersil公司的ISL5216，

2、这个器件和高性能FPGA共同组成手持频谱仪的数字信号处理前端。这个数字前端就手持频谱分析仪来说存在一定的局限性，ISL5216的信号处理带宽单通道为1MHz，4个通道级联为3删z，未能满足谱仪分析带宽日益增加的需求；系统集成度不高，ISL5216的功能要是集成到FPGA，可进一步提高系统集成度，降低物料成本和系统功耗。基于以上两个方面的考虑，现正以手持频谱分析仪项目为依托，基于XilinxSpartan3A—DSP系列FPGA实现高速高处理带宽的DDC。本论文首先描述了数字下变频基本理论和结构，对完成各级数字信号处理所涉及的数字正交变换、CORDIC算法、CIC、HB、多相滤波等

3、关键算法做了适当介绍；然后介绍了当前主流FPGA的数字信号处理特性和其内部的DSP资源。接着详细描述了数控振荡器NCO、复数数字混频器MIXER、5级CIC滤波器、5级HB滤波器和255阶可编程FIR的设计和实现，并对各个模块的不同实现方式作了对比和仿真测试数据作了分析。最后介绍了所设计DDC在手持频谱分析仪中的主要应用。关键词：数字下变频，FPGA，频谱分析仪，积分梳状滤波，半带滤波，多相滤波ABSlRACTABSTRACTThecomingofSoftwareDefinedRadio(SDR)redefinesthewaytoimplementreceivers．Withth

4、etheorygettingmorematuredandcompleted，SDRtechnologyhasbeenwidelyusedinwirelesscommunicationsystemaswellaselectronicmeasurementandtestequipment．Digital—DownConvert(DDC)，oneofthecoretechnologiesusedbySDRreceivers，isgettingmoreandmoreextensiveapplicationinspectrumanalyzer．Withthedigital—IFrealiz

5、ationapproach,handheldspectrumanalyzerCanmeettherequirementoffacility,reconfigurationandlowpowerconsunlption．Thecorecomponentindigital-IFmoduleinthisprojectisDigital··DownConverterofISL5216madebyIntersilCorporation．ThisDDCinconjunction、丽tllFPGAcomposethedigitalfrontendofhandheldspectrumanalyz

6、er．Butthereissolnelimitationaboutthisdesign．Aboveall，sign址processingbandwidthof1MHzpersinglechannelaswellas3MHzwith4channelscascadedcannotsatisfythecustomerincrementalrequirementsonanalysisspeedandbandwidth．Inaddition,thedensityofsystemintegrationandcostofBOMandefficiencyofpowerconsumptionCan

7、beimproved，ifthefunctionalityoftheDDCearlbeimplementedandembeddedinFPGA．Takingaboveconcernsintoconsideration,andRelyingontheprojectofhandheldspectrumanalyzer,DDCbasedOnXilinxSpartan3A，DSPFPGAwithcharacteristicofhighprocessingfrequencyandsigna