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基于FPGA的DDC设计及仿真

2012-08-04 12:46:41来源: 现代电子技术 关键字:FPGA  DDC
   

    考虑到CIC滤波器的除数及抽取因子不宜取得过大,所以实际巾的下抽滤波器一般都是采用CI协同HB来完成下抽的任务。比如这里我们要下抽14,一般的做法是先用CIC下抽7然后用HB下抽2 如果这时一级HB仍然不满足要求的话,我们可以通过适当增加HB的级联数目来完成下抽。例如,如果要下抽28,那么可以先下抽7,然后通过两级HB来完成下抽4,进而达到下抽28的目的。
    在MATLAB中通过设置下抽因子,需要的通带截止频率等参数可以方便的设计出想要的CIC滤波器。下图为本次设计中设计出的CIC滤波器的幅频响应。

    PFIR存在的意义是它能够改善CIC滤波器带内平坦度较差的问题,因此,其带内的幅频响应的走势和CIC正好相反,从而在一定程度上平滑CIC滤波器通带内衰减的趋势。在设计好了上一级CIC滤波器的基础上,通过输入已经完成的上级滤波器参数在MATLAB中可以自动生成与其互补的PFIR滤波器,它的幅频响应如图4所示。

    HB滤波器的通带和阻带具有对称的关系,因此其通带波纹和阻带波纹相等。但是使其成为数字信号处理中非常常用的一种滤波器的主要原因却是因为其系数有一半均为0。如此,在低速率数字信号处理中或许还不是很重要,但是在那些对实时性要求非常高的系统中,这种将计算量减半的性能就使得其得到了广泛的应用。
    综合考虑前方中提出的设计的要求,文中设计的HB滤波器的幅频响应如图6所示。

    虽然,system generator能直接生成供底层FPGA调用的代码以及网表,但是,通常并不这样做。相对于人工编写的代码,system genera tor生成的代码相对冗余度高,资源利用也不及人工编写的代码合理。但是,在某些需要快速进行算法开发的项目中,这种方式无疑为用FPGA从事快速的算法开发提供了一个捷径。
    将MATLAB与system generator集成后,由图1所示的原理框图,搭建了用于仿真的system generator模块,如图9所示。

    图11(a)为原输入信号的有用信号附近的细节图,而图11(b)为经过DDC网络后得到的复数信号的幅频响应图。由于simulink的频谱绘制工具显示刷新的问题它们看起来有了一点点的误筹,但是,也可以发现经下变频后的信号有效的恢复了原信号的频谱信息。它将原输入信号的负边频线性搬移到了以0频为中心的带宽为4.1MHz的频谱上来。

6 结束语
    实际项目中接触到的信号处理任务大多为带通信号,如果直接采用传统的奈奎斯特采样定理对模拟信号进行采样,然后进行数字信号处理任务,这样对后端的DSP器件的实时性要求太高。因此,通常我们都要先用一个FPGA来完成数字信号的下变频操作,之后再由后端的DSP器件来完成信号处理任务。因此,如何合理的设计DDC下变频就显得特别重要。本文针对如何设计DDC滤波器以及基于FPGA的System Generator的仿真都作了简单的介绍。

关键字:FPGA  DDC

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2012/0804/article_3088.html
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北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

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