基于FPGA的數(shù)字下變頻設計與實現(xiàn)

　　接收信號經(jīng)A/D采樣后可表示為：
　　　

　　其中，TS為A/D采樣時鐘的周期，A為信號幅度的量化，d(nTS)表示二進制數(shù)據(jù)信息，c(nTS)表示偽碼序列信息。
　　經(jīng)過A/D后，信號通過一個數(shù)字低通濾波器，濾掉噪聲和寄生信號，然后與本地NCO輸出的頻率為18.533 MHz的正交載波相乘，完成數(shù)字下變頻，再經(jīng)過低通濾波，濾除倍頻分量，就可以得到基帶擴頻信號。
　　從圖2可以看出，本地NCO產(chǎn)生的同相和正交載波經(jīng)過正交下變頻和低通濾波之后，不考慮噪聲的影響，輸出信號可以表示為：
　　
其中，為本地載波與接收信號的頻差，為NCO的載波頻率，為起始相位差。
2 下變頻實現(xiàn)方案

3 下變頻器模塊實現(xiàn)
　　本文將輸入r正弦信號分為16相，NCO通過clk信號脈沖作為控制信號以查找法的形式找出其對應的正余弦值，與r信號混頻，得到兩路信號i0和q0，再經(jīng)過低通濾波器，最后得到兩路正交信號i和q，如圖4和圖5所示。從仿真結(jié)果可以看出，從第二個clk脈沖開始工作到最后結(jié)果輸出，僅僅用了52 ns的時間。

　　本文針對擴頻通信接收的數(shù)字下變頻在特定的輸入信號下，通過查找表的方式進行了混頻和低通濾波的設計及實現(xiàn)。仿真結(jié)果在軟件Matlab上的建模結(jié)果完全一致，表明了設計的正確性。在Xilinx公司的FPGA集成設計軟件ISE7.1環(huán)境下選用 xc3s5000-4fg900實現(xiàn)了綜合和映射。本文的創(chuàng)新點是：用移位代替濾波器乘法運算，節(jié)約了硬件資源；對抽頭系數(shù)進行擴大，將結(jié)果誤差減小到了 1%；根據(jù)抽頭系數(shù)的對稱性減少了寄存器的使用，節(jié)約了讀取存儲的時間。