基于多路并行插值的高頻信號產(chǎn)生方法研究

1、    基于多路并行插值的高頻信號產(chǎn)生方法研究    邢長昕+錢博【摘 要】為滿足無線通信過程中產(chǎn)生高頻、高精度通信信號源需求，深入研究了基于多路并行插值的高頻信號產(chǎn)生機理，在ise軟件環(huán)境下采用verilog硬件描述語言對高頻信號發(fā)生器進行了設(shè)計， 基于xilinx v6xc6vlx240t-2ff1156 fpga進行了實現(xiàn)。測試結(jié)果表明，該信號發(fā)生器能輸出穩(wěn)定的高頻、高精度通信信號。【關(guān)鍵詞】多路并行插值；高頻信號；verilog0 引言隨著通信技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)字信號處理理論和方法已成為眾多研究領(lǐng)域的重要研究基礎(chǔ)，被廣泛應(yīng)用于航空航天，通信等領(lǐng)域

2、。隨著通信業(yè)務(wù)的增多，有限的頻帶資源難以滿足日益增長的通信業(yè)務(wù)量需求。為提高高頻段的應(yīng)用，通信信號的帶寬和頻域不斷增大，需產(chǎn)生更高頻率的信號。因此，進行高頻信號產(chǎn)生方法的研究具有實際應(yīng)用價值1。使用fpga器件進行數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計，不僅可以簡化設(shè)計流程，而且可以降低整個系統(tǒng)的體積和成本，增加系統(tǒng)的可靠性2。鑒于此，本文基于多路并行插值技術(shù)，采用fpga硬件平臺進行了高頻信號產(chǎn)生方法研究，并進行了仿真驗證。1 插值基本原理2路插值原理如圖1所示， a圖表示在八分之相位時相位抽取得到的相位信息， b圖表示另一種相位抽取得到的相位信息， c圖表示兩種相位插值后得到的信號相位信息。多路并行插值產(chǎn)生高頻信號

3、的思路為：首先產(chǎn)生n路低采樣率高頻信號分量，通過對各信號分量相位進行控制，確保每路信號分量以低采樣率采出高頻信號的m個相位，且信號分量間的采樣相位彼此交錯；通過將n路低速信號分量共n*m個相位按順序依次進行插值，并輸出至單個da，使得da輸入端呈現(xiàn)采樣率為n倍的高頻信號，從而實現(xiàn)高頻信號的插值。2 多路并行插值高頻信號發(fā)生器設(shè)計2.1 整體結(jié)構(gòu)多路并行插值高頻信號產(chǎn)生的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示，共包含5個關(guān)鍵模塊：dcm模塊，bpsk調(diào)制模塊，dds模塊，插值處理模塊和da轉(zhuǎn)換模塊。其中，dcm模塊為其他各模塊提供不同的時鐘驅(qū)動；bpsk模塊實現(xiàn)對高頻信號的調(diào)制；dds模塊產(chǎn)生了8路dds ip 核

4、和實現(xiàn)了相位控制；插值運算模塊完成了多路并行插值；da轉(zhuǎn)換模塊將數(shù)字高頻信號轉(zhuǎn)變?yōu)槟M高頻信號輸出。2.2 關(guān)鍵子模塊設(shè)計2.2.1 插值運算模塊高頻信號產(chǎn)生的關(guān)鍵在于插值運算模塊的實現(xiàn)。dds模塊產(chǎn)生8路低采樣率高頻信號分量，頻率控制字通過對各信號分量進行相位控制，每路信號分量以低采樣率采出高頻信號分量的8個相位。各信號分量的采樣相位彼此交錯，而obufds是將標準單端口信號轉(zhuǎn)換成差分信號。通過obufds產(chǎn)生差分信號對進行插值。八路低速高頻信號分量插成四路低速高頻信號分量，差分信號對經(jīng)過oddr輸出到da轉(zhuǎn)換模塊，在da轉(zhuǎn)換模塊中數(shù)字高頻信號轉(zhuǎn)換成為采樣率為2ghz的模擬高頻信號。2.2.

5、2 bpsk調(diào)制模塊bpsk調(diào)制模塊的主要功能是對信息碼與偽隨機序列模二和后數(shù)據(jù)流的bpsk調(diào)制。輸入時鐘250mhz，偽碼產(chǎn)生模塊主要完成偽隨機序列的產(chǎn)生，模塊根據(jù)既定的偽碼多項式和偽碼初相在偽碼時鐘的作用下產(chǎn)生連續(xù)的偽隨機數(shù)據(jù)流。設(shè)計采用模塊式碼序列發(fā)生器，它的模二在各級觸發(fā)器之間，模二加的動作是同時并行的，延時小，工作速度高。2.2.3 dds生成模塊dds生成模塊包括產(chǎn)生8路ddsip核和相位控制字，系統(tǒng)輸入時鐘頻率clk為250mhz，載波頻率為150mhz，輸入為30位的頻率控制字。八路并行的dds都以系統(tǒng)時鐘頻率工作，在系統(tǒng)時鐘和頻率控制字的作用下進行插值，產(chǎn)生高頻信號。相位控制

6、字模塊為計算ddsip核的相位控制字p1。3 仿真驗證本設(shè)計采用xlinx xc6vlx240t -2ff1156 fpga進行實現(xiàn)，調(diào)制方式采用bpsk調(diào)制，輸入時鐘250mhz，實現(xiàn)插值產(chǎn)生的150mhz信號的示波器顯示結(jié)果如圖3所示。從圖3可見，正確產(chǎn)生了中心頻率為150mhz、帶寬20mhz的直擴信號。4 結(jié)語本文在深入研究高頻信號多路插值產(chǎn)生原理基礎(chǔ)上，利用可編程邏輯器fpga實現(xiàn)了基于多路并行插值的高頻信號產(chǎn)生功能?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)相關(guān)參數(shù)獲得所需頻率的信號。仿真結(jié)果表明，成功實現(xiàn)了穩(wěn)定的高頻、高精度通信信號。【參考文獻】1楊海鋼，孫嘉斌，王慰.fpga器件設(shè)計技術(shù)發(fā)展綜述j.電子和信息學(xué)報，2010，32（3）.2趙麗娜，郭寶增，劉少鵬，等.基于fpga的dds基本信號發(fā)生器的設(shè)計j.電子設(shè)計工程，2012，20.3楊建華，于小寧，朗寶華.dds技術(shù)和fpga在多功能信號源中的應(yīng)用j.西安工業(yè)大學(xué)學(xué)報.2012，32.4于洪輝.基于fpga的函數(shù)波形發(fā)生器設(shè)計j.機電技術(shù)，2012，35（2）.責(zé)任編輯：王偉平 科技視界2016年23期科技視界的其它文章基于動車組運行安全的轉(zhuǎn)向架重點