1.1.3  FPGA在数字下变频技术中的应用

目前，数字下变频的实现方法主要有三种：专用数字下变频实现法、DSP实现法和FPGA实现法，三种方法各有其特点。

专用数字下变频芯片一般多用于军工产品或是高端设备，因为这类芯片虽然功能上比较丰富，性能也比较好，但是价格非常昂贵，一般用户很难负担得起，而且它可编程性低，不能灵活地满足用户的需求，对于绝大多数用户而言性价比较低。论文网

DSP处理器可编程能力相对专用数字下变频芯片而言要强得多，在灵活性上有较大的优势，事实上DSP实现法最需要考虑的是DSP的处理速度问题。由于软件无线电系统的通常采用很高的采样频率，而输入信号的采样频率即为数字下变频数据流速率，高速的数据流速率会给单片的DSP芯片造成很大的工作量，处理速度自然也会下降。为了保证处理速度，就需要采用多片DSP并行的方式来实现下变频功能，即牺牲成本来获得高效率，在实际使用中用到的也比较少。

FPGA的全称是现场可编程门阵列，相对于专用数字下变频芯片昂贵的价格、低可编程性和DSP芯片的高功耗，它可以说是一个性价比很高的折中选择。从设计初衷拉来看，FPGA无论是物理布线还是逻辑布局都是专门设计的，非常适合状态机和顺序逻辑高速实现；从技术层面来讲，近年来随着半导体工艺的发展与进步，FPGA设计不断的创新，性能不断提高，逻辑规模越来越大，处理速度越来越快，在数字信号处理上的优势也越来越突出；从灵活性来看，用FPGA实现的数字下变频可编程能力强，单片集成度已经发展到了几百万门，并且可以根据不同系统的要求采用不同的结构来完成相应的功能，便于系统的功能扩充和升级，从而以最小的成本达到相应的要求。基于FPGA具有上述可编程性好、灵活性强、集成度高和价格相对低廉等优点，利用FPGA实现下变频具有非常广泛的前景。本文也将着重讨论如何利用FPGA实现数字下变频。

1．2  本论文的研究任务及主要结构

本文的研究课题是“基于FPGA的数字下变频设计”，主要任务是用ADC（LTC2208）、FPGA和SDRAM（HY57V561620）设计高速的数据采集以及正交下变频系统,完成接口电路和控制时序的FPGA实现程序。本文分一共为四章，大致内容如下：

第一章是文章的绪论，在这一章中我简要介绍了数字下变频技术的研究背景和发展先状，并对现有的几种数字下变频的方法做了分析和比较。

第二章是全文的理论基础部分，为了使文章脉络清晰，我将课题中涉及到的一些原理按照自己的思路做了简单地整理，并将之汇集到这一章里，主要包括的原理有：数字正交下变频的工作原理、数据采集基本理论、多速率信号处理原理等。

第三章介绍了课程设计中各个模块的实现方法及算法理论，并且根据这些理论设计出基于数字下变频的FPGA实现模块。

第四章是对第三章所设计的实现模块的仿真结果及其分析。

第五章是全文的总结部分，对整个毕业设计工作做了总结。

2  数字下变频技术的理论基础

数字下变频器在实际工作的时候，起到的是频谱搬移的作用，将原信号从中高频带搬移到基带，这样做是因为原始信号一般都是带宽和数据流都很大的信号，如果不经变频处理直接传输给后端的DSP处理器，所要做的工作量会非常大，会对后续的处理造成很大的压力。而经过下变频之后，原来的信号可以变成窄带低数据流的信号，为后续的处理工作提供了方便，同时也提高了整个软件无线电系统的工作效率。因为实际中的信号源是实信号，所以在数字下变频的整个过程中，还需要对信号做一些处理，如信号数模转换、数字信号的正交分解、信号的抽取和内插等，在下文中将详细讨论其原理。文献综述