一种通用中频数字化接收机的实现

摘要：为满足雷达中频数字化接收机通用性设计要求，给出基于可编程的四通道数字下变频器ISL5416结合高速A／D器件AD6645实现通用中频数字接收机的设计方案。利用AD6645实现直接中频采样，在ISL5416中完成频谱搬移，数字滤波和抽取，实现数字下变频到基带；用FPGA实时控制，给ISL5416配置参数和系统时序控制。详细讨论了数字滤波器的设计和仿真。测试结果显示，系统动态范围大，镜像抑制比高，这是模拟中频接收机不具有的。整个系统集成度高，可靠性好，使用灵活，已在多个雷达产品中运用。
关键词：中频数字接收机；直接中频采样；数字下变频；数字滤波器

0 引 言
数字化接收机是软件无线电的重要内容，软件无线电的主要思想是将数字化推向前端，即将模数／数模转换器(ADC／DAC)尽量设在射频端，它是理想的软件无线电实现方法，也是数字化接收机的发展方向。早期的数字化接收机受模数转换器件(ADC)水平的制约，采用正交双通道零中频方案，即通过变频将射频变换到零中频(基带)，正交解调得到模拟的正交信号，再进行数字化。由于该方案的主体变换都在模拟部分实现，数字化工作较少，不是真正意义上的数字化接收机。实现起来设备量较大，而且该方案中的正交混频器是模拟器件，得到的正交I，Q信号很难保证幅相正交精度。目前理论和实现上较成熟的数字化接收机方案是中频数字化接收机，即将射频信号经低噪声放大，经一次或二次下变频后，在中频(或高中频)直接采样，在数字下变频到基带得到正交的I，Q信号。目前，中频数字化接收机已在通讯、雷达上普遍使用。为适应灵活多样的模式，建立一个通用的中频数字化处理平台是十分必要的，现在有较高性价比的专用DSP芯片也为中频数字化接收机的实现提供了有力的硬件支持。ISL5416以其强大的可编程能力，使得中频数字化接收机的设计变得更为灵活和方便。本文即是采用专用DDC芯片ISL5416实现雷达中频数字化接收机的一例。该设计非常方便地在信号中频实现了数字化，而且可通过配置不同参数，实现不同模式、不同频率的接收和解调。

1 设计原理
中频数字化接收机主要由模数转换器(ADC)、数字下变频器(DDC)组成，如图1所示。其中，A／D主要完成对模拟中频信号进行采样，得到数字化的中频信号，DDC将感兴趣的信号转换至基带，同时做抽样率变换及滤波处理，得到正交的I，Q信号送后续的数字信号处理器(DSP)进行基带信号处理。DDC是整个中频数字化接收机的核心，DDC由数控振荡器(NCO)、混频器、低通滤波器和抽取器组成。