基于Delta-Sigma调制的数字上变频器的研究与设计

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软件无线电是一个迅速发展的技术,软件无线电的要求就是尽可能地数字化模拟信号,对发射机的模拟前端进行简化,让A/D转换部分最大程度的向天线靠近,并且在整个发射机系统中尽量多的用软件来处理数字化后的信号以实现系统的功能,满足相应的指标。随着数字无线电系统逐步取代模拟无线电系统,软件无线电渐渐受到人们的重视,并开始广泛地应用于军事、民用和商业的各个领域。与此同时,可编程逻辑器件技术的快速发展,使得利用这些可编程硬件模块来建立一个基于软件无线电的开放式结构的无线电系统具有越来越重要的意义。数字上变频技术既是软件无线电系统中的关键组成部分,同时也是急需解决的技术难点。本文以数字上变频技术为研究课题,对数字上变频器的基本原理进行了深入的研究,并从数字上变频的研究现状出发,对目前的数字上变频器实现方案进行了详细的调研,认真分析了现有的各种数字上变频器实现方案的优势及不足之处,在此基础之上,提出了一种新型的数字上变频器的设计方案。本数字上变频器由多个功能模块组成,主要包括FIR滤波器、CIC滤波器、Delta-Sigma调制器、字生成模块和高速串行发送模块,其所有处理过程均在数字域上进行,可以在数字域上直接将基带信号上变换到所需的射频频率上。本文首先根据提出的数字上变频器的设计方案,在Matlab/Simulink平台上建立各个功能模块的仿真模型,对各个模块的算法进行单独仿真以及系统级仿真,以验证算法的正确性;然后在Quartus Ⅱ软件开发平台上编写Verilog HDL代码对各模块进行硬件实现,最后将编译成功的代码在Arria V GX Starter Kit开发套件上运行,并利用Tektronix公司的MDO4054-6型混合域示波器对本文所设计实现的数字上变频器进行测试。结果表明,本文所提出的数字上变频器设计方案在算法上和硬件实现上是可行的;上变频后的射频信号的带外衰减不小于30dB;通过修改系统相应的参数,可以方便灵活的实现对上变频输出频率的重设置。
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