FPGA实现的高速数字下变频器在频谱仪中的应用

"本文主要探讨了基于FPGA的数字下变频器（Digital Down Converter，DDC）在软件无线电和频谱分析仪中的设计与应用。作者张锡权在电子科技大学攻读电子与通信工程硕士学位期间，研究了如何利用FPGA实现高速、宽处理带宽的DDC，以解决传统器件如ISL5216存在的局限性。" 在软件无线电领域，数字中频（Digital Intermediate Frequency, DIF）技术已成为一种经济、实用的选择。传统的接收机通常通过模拟下变频到中频，然后使用ADC进行数字化。高速数字中频信号经过DDC进行下变频、抽取和低通滤波，转换为低速基带信号，再由DSP进行解调和其他处理。DDC作为软件无线电的核心技术之一，在频谱分析仪中发挥着重要作用。 本文中，作者指出ISL5216虽然是一种常用的DDC芯片，但其单通道处理带宽限制为1MHz，无法满足更宽分析带宽的需求。为提高系统集成度和降低成本，作者提出利用Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA实现高速、宽处理带宽的DDC设计。FPGA因其灵活性和内置的DSP资源，成为实现高速信号处理的理想平台。 论文详细阐述了DDC的基本理论和结构，包括数字正交变换、CORDIC算法、CIC滤波器、HB滤波器和多相滤波等关键技术。作者还介绍了NCO（Numerically Controlled Oscillator）的设计，复数数字混频器，以及5级CIC和HB滤波器的实现，这些组件是DDC的关键部分。此外，255阶可编程FIR滤波器的实现也被详细讨论，以提供所需的频率选择性和滤波性能。 在设计实现过程中，作者对比了不同模块的实现方式，并通过仿真测试数据进行了分析。最终，设计的DDC被应用于手持频谱分析仪中，以提升设备的性能和适应性。 关键词包括：数字下变频、FPGA、频谱分析仪、积分梳状滤波、半带滤波和多相滤波。这篇论文的研究成果不仅对于软件无线电领域的理论研究有贡献，也为实际的硬件设计提供了有价值的参考。