正交相干檢波方法及FPGA的實現(xiàn)

2 基于FPGA的實現(xiàn)方案
首先將輸入FPGA的一路12位數(shù)字信號中的每一位都與時鐘信號進行異或運算，以使I’(n)=x(2n)(-1)n和Q’(n)=x(2n+1)(-1)n+1，從而達到符號修正的目的。經(jīng)過修正，輸出的數(shù)字信號序列是一個由I的偶數(shù)項和Q的奇數(shù)項交替出現(xiàn)所組成的序列，即：I0，Q1，I2，Q3，I4，Q5，…，I2n，Q2n+1…。為實現(xiàn)Bessel插值，還需要得到某時刻Q2n+1值所對應(yīng)的I的偶數(shù)項(I2n-2，I2n，I2n+2和I2n+4)。鑒于移位寄存器有延時功能，可使用12片移位寄存器74164取出I的偶數(shù)項序列，同時分離的還有相應(yīng)的Q2n+1一路信號。接著，I的偶數(shù)項序列經(jīng)過加法器電路進行有符號加、減法運算。由于Bessel插值中的分母均為2的整數(shù)冪，因而用右移來實現(xiàn)2的整數(shù)冪除法非常方便。其實現(xiàn)框圖如圖2所示。

該FPGA實現(xiàn)方法，由于只涉及移位、簡單門和加減法運算，因此，用FPGA實現(xiàn)起來很方便，也可以獲得較高的運算速率。

3 基于FPGA的硬件仿真結(jié)果
為便于觀察，仿真時可設(shè)定輸入信號A (t)為常數(shù)，A／D的采樣率fs為8 MHz來對信號進行中頻采樣并插值，以得到二路正交信號。運用QuartusⅡ的仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3中，data為A／D采樣后的輸入信號，xor為符號修正后的信號，i_out，q_out為輸出信號。
之后，將仿真程序下載到電路板中的FPGA(使用的是ALTERA公司的EPlC3T144C7芯片)中，便可用示波器觀察到如圖4所示的仿真結(jié)果。

從圖4可以看出，I，Q兩路輸出為相似的波形，符合前面的設(shè)定A(t)為常數(shù)；其中圖4(a)為圖4(b)的展開圖，由圖4可以看出，I，Q兩路
信號存在相位上的差異。

4 結(jié)束語
本文詳細介紹了中頻直接正交采樣及Bessel插值理論，并基于這一理論，用FPGA將一路中頻信號分解成了兩路正交數(shù)字信號，本文同時重點給出了用FPGA實現(xiàn)這一過程的詳細方案。