一種通用中頻數字化接收機的實現

摘要：為滿足雷達中頻數字化接收機通用性設計要求，給出基于可編程的四通道數字下變頻器ISL5416結合高速A／D器件AD6645實現通用中頻數字接收機的設計方案。利用AD6645實現直接中頻采樣，在ISL5416中完成頻譜搬移，數字濾波和抽取，實現數字下變頻到基帶；用FPGA實時控制，給ISL5416配置參數和系統時序控制。詳細討論了數字濾波器的設計和仿真。測試結果顯示，系統動態范圍大，鏡像抑制比高，這是模擬中頻接收機不具有的。整個系統集成度高，可靠性好，使用靈活，已在多個雷達產品中運用。
關鍵詞：中頻數字接收機；直接中頻采樣；數字下變頻；數字濾波器

0 引 言
數字化接收機是軟件無線電的重要內容，軟件無線電的主要思想是將數字化推向前端，即將模數／數模轉換器(ADC／DAC)盡量設在射頻端，它是理想的軟件無線電實現方法，也是數字化接收機的發展方向。早期的數字化接收機受模數轉換器件(ADC)水平的制約，采用正交雙通道零中頻方案，即通過變頻將射頻變換到零中頻(基帶)，正交解調得到模擬的正交信號，再進行數字化。由于該方案的主體變換都在模擬部分實現，數字化工作較少，不是真正意義上的數字化接收機。實現起來設備量較大，而且該方案中的正交混頻器是模擬器件，得到的正交I，Q信號很難保證幅相正交精度。目前理論和實現上較成熟的數字化接收機方案是中頻數字化接收機，即將射頻信號經低噪聲放大，經一次或二次下變頻后，在中頻(或高中頻)直接采樣，在數字下變頻到基帶得到正交的I，Q信號。目前，中頻數字化接收機已在通訊、雷達上普遍使用。為適應靈活多樣的模式，建立一個通用的中頻數字化處理平臺是十分必要的，現在有較高性價比的專用DSP芯片也為中頻數字化接收機的實現提供了有力的硬件支持。ISL5416以其強大的可編程能力，使得中頻數字化接收機的設計變得更為靈活和方便。本文即是采用專用DDC芯片ISL5416實現雷達中頻數字化接收機的一例。該設計非常方便地在信號中頻實現了數字化，而且可通過配置不同參數，實現不同模式、不同頻率的接收和解調。

1 設計原理
中頻數字化接收機主要由模數轉換器(ADC)、數字下變頻器(DDC)組成，如圖1所示。其中，A／D主要完成對模擬中頻信號進行采樣，得到數字化的中頻信號，DDC將感興趣的信號轉換至基帶，同時做抽樣率變換及濾波處理，得到正交的I，Q信號送后續的數字信號處理器(DSP)進行基帶信號處理。DDC是整個中頻數字化接收機的核心，DDC由數控振蕩器(NCO)、混頻器、低通濾波器和抽取器組成。