基于软件无线电的通用数字调制器的实现基于软件无线电的通用数字调制器的实现
软件无线电的基本思想是构造一个通用的硬件平台,将通信的各种功能尽可能用软件实现。数字上变频是软件
无线电的关键技术之一,主要功能是对输入数据进行各种调制和频率变换。AD9857是通用数字正交上变频器,
具有可编程性、体积小,速度快,性能高等特点。详细介绍了该器件的原理、结构与使用方法,分析了软件无
线电调制算法的特点,给出了一个利用FPGA与AD9857相结合而实现通用的数字调制系统平台的实例。
软件无线电的基本思想是构造一个通用的硬件平台,将各种功能尽可能的利用软件来实现,并使宽带A/D和D/A转换器尽可能
靠近天线。数字上变频(DUC)是软件无线电的关键技术之一,由于目前DSP器件规模和速度的限制,利用DSP实现对中频信号
进行数字上变频还比较困难,因此需要利用专用集成芯片(ASIC)来完成这一功能。
AD9857是美国AD公司的高性能、高速数字正交上变频器,具有集成度高,体积小,功耗低,输出信号稳定性好等特点,使该
器件很适合实现数字正交上变频。该芯片可以应用在软件无线电中,接收来自经DSP处理后的基带数字序列,将其上变频至
中频,完成数字上变频的功能。
AD9857的结构、原理及使用方法
AD9857的结构
AD9857芯片集成了一个高速直接数字频率合成器(DDS),一个高速高性能的数模转换器(DAC),时钟倍频电路,数字滤波器
及其他单元,构成一个完整的数字上变频器,其内部结构如图1所示。换成并行数据。
图1AD9857结构框图
1)输入数据通道。将串行输入的I/Q通道数据转换成并行数据。
2)固定插值(4×)滤波器。通过两级半带滤波器实现一个固定的4倍插值,将数据速率提高4倍。
3)可编程CIC滤波器与反CIC滤波器。可以通过一个6bit的控制字对CIC滤波器编程,提供一个(2×~63×)倍数的内插。CIC滤波
器具有低通滤波器特性,但其通带内波纹的幅度较大,因此在前端有一个反CIC滤波器预先加以补偿。
4)DDS核。DDS核产生一个正交参考载波提供给数字调制器的I、Q通道,DDS核输出信号的频率由一个32bit频率控制字决
定,这使得AD9857输出信号的频率可以非常精确地变化。AD9857输出信号频率与频率控制字Wfreq的值及系统时钟fsysclk之
间的关
系为:
fout=(Wfreq×fsysclk)/232,
其中DDS产生的载波最高频率为40%×fsysclk。
5)正交调制器。数字正交调制器的作用是将基带数据的频谱调制到所需要的载波频率上,这个过程就是上变频。其中,载波由
DDS核提供。
6)反SINC滤波器。由于DAC的零阶保持效应,输出信号的频谱会被SINC包络加权。因此在前端用一个反SINC滤波器对输入
数据进行预处理,以抵消SINC包络造成的失真。
7)输出幅度乘法器。输出幅度乘法器是用来控制输出信号的幅度,由一个8bit控制字决定,其值为0~1.9921875。
8)14bitDAC。14bitDAC的作用是把数字信号转换成模拟信号。数模转换过程会在n×fsysclk+fcarrier(n=1,2,3,…)处产生干
扰信号,需要外接一个RLC滤波器滤除干扰。AD9857是以两路互补电流方式输出,该电流的大小可以通过外接电阻Rset决定
(Iout=39.936/Rset),输出电流范围为5~20mA。
9)参考时钟倍频器。参考时钟倍频器可以对输入的时钟做一个(4×~20×)的倍频,倍频后的时钟频率最高可达200MHz。