王 乘 武漢大學(xué)電信學(xué)院（430072）倪 亮

     來源：《電子技術(shù)應(yīng)用》

     摘要：介紹了一種數(shù)字中頻軟件無線電接收機(jī)的結(jié)構(gòu)，并通過一個實(shí)例說明它的具體設(shè)計和實(shí)現(xiàn)方式。

     關(guān)鍵詞：數(shù)字下變頻器

     數(shù)字信號處理器 軟件無線電

     軟件無線電以其極強(qiáng)的靈活性和開放性代表著無線通信系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。其想想是以一個通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺為依托，通過軟件編程實(shí)現(xiàn)無線通信系統(tǒng)的各種功能。

     軟件無線電提倡功能軟件化，要求減少模擬環(huán)節(jié)。對接收機(jī)而言，則要求模/數(shù)轉(zhuǎn)換盡可能靠近天線。在現(xiàn)階段，由于各種關(guān)鍵器件發(fā)展水平的限制，高頻信號的直接數(shù)字化及其數(shù)據(jù)處理在成本上還不合算，因此數(shù)字中頻軟件無線電加上少量的高頻模擬前端正成為理想軟件無線電的一種經(jīng)濟(jì)、適用的選擇。本數(shù)字中頻接收子系統(tǒng)是基于數(shù)字下變頻器ddcad6620和數(shù)字信號處理器dsptms320c6701構(gòu)建的。

     1 總體設(shè)計

     1.1 系統(tǒng)組成與信號處理流程

     系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。單片機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻器的引導(dǎo)和初始化；高速adc根據(jù)頻率源encode輸入的時鐘信號對輸入信號進(jìn)行過采樣，并通過并行數(shù)據(jù)線向數(shù)字下變頻器輸出采樣結(jié)果；數(shù)字下變頻器根據(jù)單片機(jī)輸入的數(shù)據(jù)設(shè)定數(shù)控振蕩器nco頻率值、抽樣率以及數(shù)字濾波器系數(shù)，據(jù)此對采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行下變頻、降低數(shù)據(jù)率和低通濾波處理，并通過串口將數(shù)據(jù)提供給dsp進(jìn)行處理。

     下面以一個實(shí)例說明信號處理流程。假設(shè)輸入的中頻信號的中心頻率為456khz，帶寬為20khz，fl、fh分別表示頻率下限和上，fl為446khz，fh為466khz。

     如果如用nyquist帶通采樣定理采樣并設(shè)采樣頻率為fs，則要求：

     fs=2(fl+fh)/(2n+1)

     其中，n的取值應(yīng)滿足，fs≥2(fh-fl)時的n

     最大值。

     取n為20，則帶通取樣頻率為40.53khz。如圖2所示，（a）表示原始信號頻譜，（b）表示以40.53khz的采樣頻率采樣后的信號頻譜。對于處理信號而言，由于實(shí)際的20khz帶外還存在遞減的干擾信號，倘若以40.53khz采樣率進(jìn)行采樣，就會出現(xiàn)較強(qiáng)的頻譜混疊。

     若用adc對信號進(jìn)行20mhz過采樣，則如圖2（c）所示，相鄰信號頻譜之間的間隔大大加寬，可充分避免頻譜混疊。

     本系統(tǒng)采用高速a/d轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行20mhz高速采樣，輸出的數(shù)據(jù)率為20mbps。在目前的技術(shù)條件下，倘若過高的數(shù)據(jù)率直接輸出給dsp，會占用dsp很多不必要的開銷，所以需加入數(shù)字下變頻器，在dsp前端將數(shù)據(jù)率降低。數(shù)字下變頻器的主要功能有3個：（1）變頻，將感興趣的信號的中心頻率變至零中頻；（2）濾波，濾除帶外干擾信號；（3）數(shù)率轉(zhuǎn)換，通過降低數(shù)率，提供利于后續(xù)電路處理的低速數(shù)據(jù)。

     1.2 硬件電路設(shè)計

     系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計如圖3所示。

     /數(shù)模轉(zhuǎn)換器采用的是ad公司生產(chǎn)的ad6600[1]，它具有同時處理兩路信號的能力。系統(tǒng)中main

     input向數(shù)/模轉(zhuǎn)換器ad6600輸入中頻模擬信號，encode給ad6600提供20msps的采樣時鐘。ad6600采樣后的結(jié)果通過并行數(shù)據(jù)線輸出給數(shù)字下變頻器，并行數(shù)據(jù)線包括11位數(shù)據(jù)線和3位rssi信號線（指數(shù)位）。

     數(shù)字下變頻器選用ad公司生產(chǎn)的ad6620[2]。如圖3所示，ad6620的時鐘信號是通過clk由ad6600提供的。ad6600和ad6620都有兩個數(shù)據(jù)通路a和b，具有同時處理兩路信號的能力，它們通過a/b選擇線協(xié)調(diào)相互間的工作模式。當(dāng)ad6600只有一路信號需處理時，a/d