軟件無線電(SDR,Software Defined Radio)由于具備傳統(tǒng)無線電技術(shù)無可比擬的優(yōu)越性,已成為業(yè)界公認的現(xiàn)代無線電通信技術(shù)的發(fā)展方向。理想的軟件無線電系統(tǒng)強調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開放性和可編程性,減少靈活性著的硬件電路,把數(shù)字化處理(ADC和DAC)盡可能靠近天線,通過軟件的更新改變硬件的配置、結(jié)構(gòu)和功能。目前,直接對射頻(RF)進行采樣的技術(shù)尚未實現(xiàn)普及的產(chǎn)品化,而用數(shù)字變頻器在中頻進行數(shù)字化是普遍采用的方法,其主要思想是,數(shù)字混頻器用離散化的單頻本振信號與輸入采樣信號在乘法器中相乘,再經(jīng)插值或抽取濾波,其結(jié)果是,輸入信號頻譜搬移到所需頻帶,數(shù)據(jù)速率也相應(yīng)改變,以供后續(xù)模塊做進一步處理。數(shù)字變頻器在發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備中分別稱為數(shù)字上變頻器(DUC,Digital Upper Converter)和數(shù)字下變頻器(DDC,Digital Down Converter),它們是軟件無線電通信設(shè)備的關(guān)鍵部什。大規(guī)模可編程邏輯器件的應(yīng)用為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計帶來極大的靈活性。基于FPGA的數(shù)字變頻器設(shè)計是深受廣大設(shè)計人員歡迎的設(shè)計手段。本文的重點研究是數(shù)字下變頻器(DDC),然而將它與數(shù)字上變頻器(DUC)完全割裂后進行研究顯然是不妥的,因此,本文對數(shù)字上變頻器也作適當(dāng)介紹。 第一章簡要闡述了軟件無線電及數(shù)字下變頻的基本概念,介紹了研究背景及所完成的主要研究工作。 第二章介紹了數(shù)控振蕩器(NCO),介紹了兩種實現(xiàn)方法,即基于查找表和基于CORDIC算法的實現(xiàn)。對CORDIc算法作了重點介紹,給出了傳統(tǒng)算法和改進算法,并對基于傳統(tǒng)CORDIC算法的NCO的FPGA實現(xiàn)進行了EDA仿真。 第三章介紹了變速率采樣技術(shù),重點介紹了軟件無線電中廣泛采用的級聯(lián)積分梳狀濾波器 (cascaded integratot comb, CIC)和ISOP(Interpolated Second Order Polynomial)補償法,對前者進行了基于Matlab的理論仿真和FPGA實現(xiàn)的EDA仿真,后者只進行了基于Matlab的理論仿真。 第四章介紹了分布式算法和軟件無線電中廣泛采用的半帶(half-band,HB)濾波器,對基于分布式算法的半帶濾波器的FPGA實現(xiàn)進行了EDA仿真,最后簡要介紹了FIR的多相結(jié)構(gòu)。 第五章對數(shù)字下變頻器系統(tǒng)進行了噪聲綜合分析,給出了一個噪聲模型。 第六章介紹了數(shù)字下變頻器在短波電臺中頻數(shù)字化應(yīng)用中的一個實例,給出了測試結(jié)果,重點介紹了下變頻器的:FPGA實現(xiàn),其對應(yīng)的VHDL程序收錄在本文最后的附錄中,希望對從事該領(lǐng)域設(shè)計的技術(shù)人員具有一定參考價值。
軟件無線電(SDR,Software Defined Radio)由于具備傳統(tǒng)無線電技術(shù)無可比擬的優(yōu)越性,已成為業(yè)界公認的現(xiàn)代無線電通信技術(shù)的發(fā)展方向。理想的軟件無線電系統(tǒng)強調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開放性和可編程性,減少靈活性著的硬件電路,把數(shù)字化處理(ADC和DAC)盡可能靠近天線,通過軟件的更新改變硬件的配置、結(jié)構(gòu)和功能。目前,直接對射頻(RF)進行采樣的技術(shù)尚未實現(xiàn)普及的產(chǎn)品化,而用數(shù)字變頻器在中頻進行數(shù)字化是普遍采用的方法,其主要思想是,數(shù)字混頻器用離散化的單頻本振信號與輸入采樣信號在乘法器中相乘,再經(jīng)插值或抽取濾波,其結(jié)果是,輸入信號頻譜搬移到所需頻帶,數(shù)據(jù)速率也相應(yīng)改變,以供后續(xù)模塊做進一步處理。數(shù)字變頻器在發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備中分別稱為數(shù)字上變頻器(DUC,Digital Upper Converter)和數(shù)字下變頻器(DDC,Digital Down Converter),它們是軟件無線電通信設(shè)備的關(guān)鍵部什。大規(guī)模可編程邏輯器件的應(yīng)用為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計帶來極大的靈活性。基于FPGA的數(shù)字變頻器設(shè)計是深受廣大設(shè)計人員歡迎的設(shè)計手段。本文的重點研究是數(shù)字下變頻器(DDC),然而將它與數(shù)字上變頻器(DUC)完全割裂后進行研究顯然是不妥的,因此,本文對數(shù)字上變頻器也作適當(dāng)介紹。 第一章簡要闡述了軟件無線電及數(shù)字下變頻的基本概念,介紹了研究背景及所完成的主要研究工作。 第二章介紹了數(shù)控振蕩器(NCO),介紹了兩種實現(xiàn)方法,即基于查找表和基于CORDIC算法的實現(xiàn)。對CORDIc算法作了重點介紹,給出了傳統(tǒng)算法和改進算法,并對基于傳統(tǒng)CORDIC算法的NCO的FPGA實現(xiàn)進行了EDA仿真。 第三章介紹了變速率采樣技術(shù),重點介紹了軟件無線電中廣泛采用的級聯(lián)積分梳狀濾波器 (cascaded integratot comb, CIC)和ISOP(Interpolated Second Order Polynomial)補償法,對前者進行了基于Matlab的理論仿真和FPGA實現(xiàn)的EDA仿真,后者只進行了基于Matlab的理論仿真。 第四章介紹了分布式算法和軟件無線電中廣泛采用的半帶(half-band,HB)濾波器,對基于分布式算法的半帶濾波器的FPGA實現(xiàn)進行了EDA仿真,最后簡要介紹了FIR的多相結(jié)構(gòu)。 第五章對數(shù)字下變頻器系統(tǒng)進行了噪聲綜合分析,給出了一個噪聲模型。 第六章介紹了數(shù)字下變頻器在短波電臺中頻數(shù)字化應(yīng)用中的一個實例,給出了測試結(jié)果,重點介紹了下變頻器的:FPGA實現(xiàn),其對應(yīng)的VHDL程序收錄在本文最后的附錄中,希望對從事該領(lǐng)域設(shè)計的技術(shù)人員具有一定參考價值。
基于通用集成運算放大器,利用MASON公式設(shè)計了一個多功能二階通用濾波器,能同時或分別實現(xiàn)低通、高通和帶通濾波,也能設(shè)計成一個正交振蕩器。電路的極點頻率和品質(zhì)因數(shù)能夠獨立、精確地調(diào)節(jié)。電路使用4個集成運放、2個電容和11個電阻,所有集成運放的反相端虛地。利用計算機仿真電路的通用濾波功能、極點頻率和品質(zhì)因數(shù)的獨立控制和正交正弦振蕩,從而證明該濾波器正確有效。
Abstract:
A new multifunctional second-Order filter based on OPs was presented by MASON formula. Functions, such as high-pass, band-pass, low-pass filtering, can be realized respectively and simultaneously, and can become a quadrature oscillator by modifying resistance ratio. Its pole angular frequency and quality factor can be tuned accurately and independently. The circuit presented contains four OPs, two capacitors, and eleven resistances, and inverting input of all OPs is virtual ground. Its general filtering, the independent control of pole frequency and quality factor and quadrature sinusoidal oscillation were simulated by computer, and the result shows that the presented circuit is valid and effective.