MATLAB实现FPGA中的数字下变频设计与优化

"本文主要探讨了如何利用MATLAB在FPGA芯片中实现数字下变频设计，重点关注了基于级联积分梳状滤波器（CI滤波器）和级联半带滤波器（HB滤波器）的多级抽样频率算法。通过使用SystemGenerator工具，可以在MATLAB环境中进行算法仿真并直接生成适用于FPGA的配置文件，从而简化设计流程，降低开发时间和成本。此外，文中还提出了一种基于计算机ISA总线的系统验证方法，该方法通过SystemGenerator设计和仿真验证了基于FPGA的硬件设计，有效地减少了实验成本，为数字下变频技术的应用提供了有效手段。关键词包括数字下变频、半带滤波器、级联积分梳状滤波器和现场可编程门阵列。" 本文详细介绍了数字下变频在接收系统中的重要性，特别是在现代通信系统向数字化和软件化的转变中所起的关键作用。数字下变频是将高频信号转换为基带信号的过程，常用于射频接收系统中。文中研究的高倍抽取数字下变频设计，特别关注了采用级联积分梳状滤波器（CI滤波器）和级联半带滤波器（HB滤波器）的多级抽样频率算法。这两种滤波器在数字信号处理中具有重要的地位，CI滤波器能够有效地减少混叠，而HB滤波器则可以实现对带宽的一半进行采样，大大降低了系统所需的采样率。 利用MathWorks的SystemGenerator软件，设计者能够在MATLAB环境下进行算法的仿真，这不仅简化了设计过程，还能够直接生成适用于Xilinx或Altera等FPGA芯片的VHDL或Verilog代码，大大缩短了开发周期，并降低了开发成本。这种方法使得复杂的数字信号处理算法能够在硬件上快速原型验证，提高了设计效率。 为了验证在FPGA上的硬件实现，作者提出了一种基于ISA总线的系统验证方法。ISA总线是一种传统的计算机扩展总线，允许外部设备与处理器进行通信。通过这种方式，可以连接到实际的硬件系统，对FPGA实现的数字下变频功能进行测试和验证，进一步确保了设计的正确性和性能。 这篇文章提供了在MATLAB和FPGA环境中实现数字下变频设计的详细步骤和技术，对于从事无线通信、信号处理以及FPGA设计的工程师来说，具有很高的参考价值。通过这样的设计方法，可以实现更高效、灵活且成本效益高的数字信号处理系统。