【高速中频采样和数字下变频的研究】第九章 数字下变频的设计_

2024年3月21日发(作者：福特勇猛者最低价65万)

第九章 数字下变频的设计

数字下变频又称数字I、Q复解调。它广泛应用于雷达、声纳和无线电接收机中。数字下变

频的原理已经在第一章和第八章得到阐述。在本章中先介绍主要的数字下变频芯片，然后介绍

数字I、Q复解调板的设计。

第一节 主要的数字下变频芯片

对于不同的厂商，数字下变频（digital down converter）芯片有时又被称为数字解调器（digital

tuner）或数字接收信号处理器(digital receive signal processor) 。目前世界上生产数字下变频芯片

的厂家主要有GrayChip、Harris Semiconductor、Analog Device、National Semiconductor等，其

中GrayChip公司虽然是一个小公司，但它却是一个专门生产数字下变频ASIC芯片的专业公司。

其生产的品种多、功能全、是选择数字下变频芯片的首选公司。Harris公司生产数字下变频芯

片的历史也较长。由于其具备产生高速A/D变换器的功能，所以其数字下变频芯片和ADC芯

片配合良好，可以配套使用。由于软件无线电技术的发展和市场对数字接收机的大量需求，近

几年来，半导体芯片的头号厂商Analog Device和National Semiconductor也涉足数字下变频芯

片市场，并且发展势头非常迅猛。特别是生产ADC芯片的龙头老大Analog Device公司，凭借

其雄厚的模拟和数字电路芯片的设计和生产技术，开发了先进的数字接收器芯片AD6620和

AD6624。与此同时，Analog Device公司还将其新一代中频A/D转换器芯片和DSP芯片与其数

字下变频芯片相结合，提出了多套完整的数字接收机的完整解决方案。表9-1-1是市场上常用的

数字下变频芯片。

表9-1-1 常用的数字下变频芯片的对照表

AD6620 HSP50214 CLC5902 GC1012A

名 称

ADI Harris NS Graychip

生产厂家

16bit 16bit 16bit 12bit

输入数据宽度

65MHz 52MHz 52MHz 80MHz

输入数据速率

0.02Hz 0.02Hz 0.02Hz 0.1Hz

NCO精度

CIC2 CIC5 CIC4

无 CIC滤波器

CIC5

FIR滤波器 RAM 系数FIR RAM 系数FIR RAM系数FIR1，固定系数FIR

FIR2

随着软件无线电的发展，通信、雷达、声纳等领域将需要更多的数字下变频芯片，从而也

会出现更多的新芯片和厂家。

9-1-1. 窄带数字下变频芯片AD6620

AD6620数字接收器芯片主要由四部分组成，如图9-1-1所示，包括一个频率转换部分（NCO

和混频器）、两个固定系数的抽选滤波器、一个程控系数的抽选滤波器。

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图9-1-1 AD6620的功能框图

AD6620的多种数据输入输出方式设计使其能非常方便地连接高速ADC芯片和通用DSP

芯片。其输入接口可接受16位基数，3位指数输入，并且还有A/B选择输入。这样可使它具备

三种输入方式：单通道实模式（real），单通道复模式（complex）和多通道实模式（real）。

高精度的NCO可以使AD6620能从高速数据流中选择出一个单个载波。其滤波器不仅具有

大范围的抽选比，而且动态范围大，适用于窄带和宽带载波的提取。它的基于RAM的可编程

系数滤波器可适用于多种模式的应用，如抗混叠、匹配滤波、静态均衡功能等。

AD6620的主要性能指标如下：

高速数据输入率：

65MHz 单通道实模式（single channel real）

32.5MHz 单通道复模式 (single channel complex）

32.5MHz 多通道实模式 (diversity channel real)

NCO性能：

最小伪波（worst spur）小于 –100dBc

最小频率精度 0.02Hz

2阶CIC滤波器：

线性相位，固定系数

程控抽取因子：2, 3, …16.

5阶CIC滤波器：

线性相位，固定系数

程控抽取因子：1, 2, 3, …32.

程控抽取、RAM系数FIR滤波器

256个20bit可程控系数

程控抽取因子：1, 2, 3, …32.

多种数据输出方式：

输入管脚设置选择串口或并口输出方式

串口输出与大多数DSP串口输入相匹配

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