曾娟英

摘要

多目標(biāo)及跟蹤系統(tǒng)包括多目標(biāo)測(cè)控及跟蹤兩部分，主要應(yīng)用到空中多目標(biāo)中，比如小衛(wèi)星、飛行器等測(cè)控、跟蹤及偵查此系統(tǒng)對(duì)比國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，并且性能良好。數(shù)字下變頻主要作用為使數(shù)字中頻信號(hào)轉(zhuǎn)變成為數(shù)字基帶信號(hào)，此轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗄繕?biāo)測(cè)控和跟蹤系統(tǒng)中主要內(nèi)容，分析多通道數(shù)字下變頻具有重要作用。

【關(guān)鍵詞】FPGA 多通道數(shù)字 變頻

軟件無(wú)線電技術(shù)為基于通用開(kāi)放式無(wú)線電智能平臺(tái)，利用不同軟件的安裝實(shí)現(xiàn)通信功能，其結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)就是使A/D變換接近于射頻段。現(xiàn)代主要方案就是在中頻實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)數(shù)字化，基于中頻數(shù)字信號(hào)實(shí)現(xiàn)下變頻處理，從而降低數(shù)字信號(hào)量。數(shù)字下變頻器（DDC）為軟件無(wú)線電主要技術(shù)，其能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)抽取，降低DSP芯片壓力。專(zhuān)用DDC芯片設(shè)計(jì)并不靈活，結(jié)構(gòu)固定。本文基于FPGA實(shí)現(xiàn)多通道下變頻的設(shè)計(jì)。

1 變頻系統(tǒng)的模塊設(shè)計(jì)

1.1 數(shù)控振蕩器模塊的設(shè)計(jì)

數(shù)控振蕩器（NCO）模塊的主要目的就是產(chǎn)生某個(gè)頻率中正余弦本振信號(hào)，之后和輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)混頻，以此使原始信號(hào)轉(zhuǎn)移到零頻，并且輸出兩路互相為正交的I/Q信號(hào)。設(shè)計(jì)數(shù)控振蕩器模塊的方法主要為：利用DspBuilder創(chuàng)建模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻功能，利用Mattab實(shí)現(xiàn)檢波和仿真驗(yàn)證，之后通過(guò)DspBuilder使.mdl文件轉(zhuǎn)變成為VHDL語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)綜合仿真，下載到FPGA中實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證。

1.2 混頻器模塊的設(shè)計(jì)

數(shù)字混頻器模塊的主要目的就是實(shí)現(xiàn)輸入數(shù)字中頻信號(hào)及數(shù)控振蕩器模塊所產(chǎn)生正余弦信號(hào)的乘法運(yùn)算，也就是使輸入數(shù)字中頻信號(hào)中心頻率轉(zhuǎn)移到基帶中，此模塊中的采樣率設(shè)置為80MHz。因?yàn)榇讼到y(tǒng)使用FPGA芯片具有豐富乘法器資源，所以實(shí)現(xiàn)的混頻器模塊設(shè)計(jì)能夠直接調(diào)用Quartus軟件中乘法器模塊實(shí)現(xiàn)混頻功能。兩路輸入信號(hào)數(shù)據(jù)位寬設(shè)置為10，此兩路信號(hào)使通過(guò)ADC采樣芯片采樣之后數(shù)字中頻信號(hào)及數(shù)控振蕩器模塊中正弦信號(hào)，在輸入數(shù)控振蕩器正弦信號(hào)的時(shí)候，混頻輸出正交分量信號(hào)。相反，產(chǎn)生同相分量信號(hào)，所以此乘法器模塊都能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)正交混頻處理功能。

2 變頻系統(tǒng)的硬件電路平臺(tái)

圖1為多通道數(shù)字下變頻的硬件結(jié)構(gòu)，本文所設(shè)計(jì)的多通道數(shù)字下變頻硬件結(jié)構(gòu)主要包括八通道ADC采樣模塊、單片機(jī)配置、專(zhuān)用芯片數(shù)字下變頻模塊、基帶處理模塊及FPGA外圍芯片控制。八通道ADC采樣模塊的主要目的就是實(shí)現(xiàn)ADC采樣，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號(hào)，方便數(shù)字系的變頻處理。FPGA外圍芯片控制和基帶處理模塊主要是實(shí)現(xiàn)ADC采樣控制及下變頻信號(hào)基帶處理。專(zhuān)用芯片數(shù)字下變頻模塊的主要目的就實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻處理，并且能夠使數(shù)據(jù)速率得到降低。

電路模塊使用AD5412芯片構(gòu)成，其主要目的能夠?qū)崿F(xiàn)多路輸入模擬信號(hào)采樣處理，使模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成為數(shù)字信號(hào)，并且還能夠?qū)崿F(xiàn)信號(hào)初次下變頻處理，使后面數(shù)字下變頻壓力得到提高。利用GC5428專(zhuān)用數(shù)字下變頻芯片實(shí)現(xiàn)八路通道數(shù)字下變頻功能，利用時(shí)分復(fù)用模式，此模式能夠使全部信道輸出利用D端口實(shí)現(xiàn)。配置電路使用GC5428芯片實(shí)現(xiàn)，此結(jié)構(gòu)主要包括一片單片機(jī)，四片雙向緩沖器和一片線路驅(qū)動(dòng)器，其中雙向緩沖器的主要作用就是實(shí)現(xiàn)總線隔離，并且提高總線驅(qū)動(dòng)能力。線路驅(qū)動(dòng)器的主要目的就是實(shí)現(xiàn)單片機(jī)電腦的通信。

3 結(jié)束語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)提出方案的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)具體調(diào)制信號(hào)的仿真，給定四通道信號(hào)，分別為850/950/1050/1150KHz作為中心的80KHz寬帶中分布，過(guò)渡寬帶設(shè)置為40KHz，中頻采樣頻率設(shè)置為24MHz。在實(shí)現(xiàn)仿真的過(guò)程中，原始四通道信號(hào)和800KHz同相數(shù)控振蕩信號(hào)相乘，從而產(chǎn)生零中頻信號(hào)。之后利用三級(jí)濾波器濾波及抽取，最后利用信道化多相濾波器使四通道信號(hào)均勻分離為四個(gè)子頻帶輸出，將濾波器級(jí)數(shù)及抽取倍數(shù)設(shè)置為3。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示，利用濾波三倍抽取之后，信號(hào)采樣點(diǎn)降低三倍，信號(hào)速率也降低三倍。信號(hào)頻譜沒(méi)有出現(xiàn)混疊，但是信號(hào)高頻不失真，此是因?yàn)闉V波器特點(diǎn)導(dǎo)致的。通過(guò)仿真結(jié)果表示，此設(shè)計(jì)方法合理、可行，具有良好靈活性。分離第一通道信號(hào)能夠滿(mǎn)足DSP基帶信號(hào)處理需求，實(shí)現(xiàn)原始信號(hào)的解調(diào)。

參考文獻(xiàn)

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