数字下变频器的原理与实现方法

第23卷第3期哈尔滨商业大学学报(自然科学版)Vo1．23N。．32007年6月JournalofHarbinUniversityofCommerce(NaturalSciencesEdition)Jun．2007数字下变频器的原理与实现方法吴芝路，贾长辉，任广辉(哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院，哈尔滨150001)摘要：阐述了数字下变频器(Di~tMDownConversion，DDC)的原理．DDC主要由数字控制振荡器、混频器、低通滤波器等部分组成，DDC是将中频信号与数字控制振荡器产生的载波信号进行混频，再经过低通滤波器得到基带信号，实现了下变频功能．分别介绍了用查表法、坐标旋转数值计算机算法和MVRCORDIC)算法3种方法实现DDC的过程．基于这3种方法设计的DDC应用广泛。同时也适合用于FPGA器件实现．关键词：数字下变频；DDC；查表法；CORDIC；MVRCORDIC中图分类号：TN773文献标识码：A文章编号：1672—0946(2007)03—0343—03PrincipleandimplementingofDDCWUZhi—lu，JIAChang—hui，RENGuang—hui(SchoolofElectronicsandInformationTechnology，HarbinInstituteofTechnology，Harbin150001，China)Abstract：TheprincipleofDDC(DigitalDownConversion)isclarifiedinthispaper．DDCismadeupofNCO(Numeralcontroloscillation)，mixerandlowpassfilter．Thesingalofin．termediatefrequencyandthesingalofcartierwavearemixedupintheDDC，thenthesingalpassesthroughlowpassfilter，thefunctionofdownconversionisimplemented．Theimple—mentingofDDCbasedonlookinguptable，CORDICalgorithmicandMVRCORDICalgo—rithmicareintroducedinthispaper．DDCbasedonthesemeansareuseddifusely，andareimplementedcompatiblyusinginFPGA．Keywords：digitaldownconvemion；DDC；lookinguptable；CORDIC；MVRCORDIC现阶段，数字信号处理直接对射频直接进行采样比较困难，目前大多数的操作是将射频信号转换到中频然后进行数字化操作．而数字下变频器(DDC)是对中频数字信号处理的重要组成部分．1DDC原理DDC的核心是将中频A／D采样信号与DDC中的数字控制振荡器(NCO)产生的本地数字中频载波信号进行混频，将中频信号下变频到基带⋯．下变频过程见式(1)和(2)．输入中频采样信号如式(1)，式(1)中，A(n)为基带采样信号为中频载波频率，为采样频率．5(n)=A(n)·COS(2~r·／·n)，(1)混频后信号如式(2)S(n)=A(n)·cos(2~·fo／·n)·cos(2~·／·n)．(2)上式中为NCO本振频率，一般=fo．根据三角函数关系式可知：S(n)=A(n)·1／2·{cos[2,rr·一)／·n]+COS[2~r·(fo+)／·n]}．(3)由式(3)可见，混频后的信号含有基带信号和收稿日期：2006—07—11．作者简介：吴芝路(1961一)，男，教授，研究方向：自动测试、高速数据采集、软件无线电等维普资讯http://www.cqvip.com哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第23卷高频分量，经低通滤波滤除高频分量，输出信号变为基带信号，完成下变频．之后将基带信号经抽取等操作送入DSP芯片进行处理．DDC原理如图l所示．图1D1)C原理图2DDC的几种实现方法2．1查表法实现DDC。查表法实现DDC是一种传统的方法．所谓查表法就是DDC中的NCO采用查找ROM的方法实现．NCO实现过程是：首先计算好各个相位正余弦值，以相位为地址将正余弦值样本存储在ROM中，DDC每输入一个信号采样值时，NCO就增加一个相位增量，然后以相位累加信息为地址，查找存储在ROM该地址上的正余弦值．然后将正余弦值送到数字混频器与输入信号采样值相乘完成混频，再经低通滤波滤除高频分量即完成了数字下变频．2．2CORDIC算法实现DDCCORDIC算法1959年由J·Volder提出，主要运用于计算三角函数