基于FPGA的正交相干檢波方法實現

2 基于FPGA的實現方案

首先將輸入FPGA的一路12位數字信號中的每一位都與時鐘信號進行異或運算，以使I’(n)=x(2n)(-1)n和Q’(n)=x(2n+1)(-1)n+1，從而達到符號修正的目的。經過修正，輸出的數字信號序列是一個由I的偶數項和Q的奇數項交替出現所組成的序列，即：I0，Q1，I2，Q3，I4，Q5，…，I2n，Q2n+1…。為實現Bessel插值，還需要得到某時刻Q2n+1值所對應的I的偶數項(I2n-2，I2n，I2n+2和I2n+4)。鑒于移位寄存器有延時功能，可使用12片移位寄存器74164取出I的偶數項序列，同時分離的還有相應的Q2n+1一路信號。接著，I的偶數項序列經過加法器電路進行有符號加、減法運算。由于Bessel插值中的分母均為2的整數冪，因而用右移來實現2的整數冪除法非常方便。其實現框圖如圖2所示。

該FPGA實現方法，由于只涉及移位、簡單門和加減法運算，因此，用FPGA實現起來很方便，也可以獲得較高的運算速率。

3 基于FPGA的硬件仿真結果

為便于觀察，仿真時可設定輸入信號A (t)為常數，A/D的采樣率fs為8 MHz來對信號進行中頻采樣并插值，以得到二路正交信號。運用QuartusⅡ的仿真結果如圖3所示。

圖3中，data為A/D采樣后的輸入信號，xor為符號修正后的信號，i_out，q_out為輸出信號。

之后，將仿真程序下載到電路板中的FPGA(使用的是ALTERA公司的EPlC3T144C7芯片)中，便可用示波器觀察到如圖4所示的仿真結果。

從圖4可以看出，I，Q兩路輸出為相似的波形，符合前面的設定A(t)為常數;其中圖4(a)為圖4(b)的展開圖，由圖4可以看出，I，Q兩路

信號存在相位上的差異。

4 結束語

本文詳細介紹了中頻直接正交采樣及Bessel插值理論，并基于這一理論，用FPGA將一路中頻信號分解成了兩路正交數字信號，本文同時重點給出了用FPGA實現這一過程的詳細方案。