1 引言

軟件無線電起源于美國國防部的易通話（speakeasy）戰(zhàn)術(shù)通信系統(tǒng)墳?zāi)?。隨著數(shù)字技術(shù)和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字信號處理器（DSP）以及通用可編程器FPGA的運算能力和處理速度的成倍提高，而價格卻顯著下降。同時，現(xiàn)代無線電系統(tǒng)的越來越多的功能可以由軟件實現(xiàn)，也大大推動了軟件無線電發(fā)展。

理想的軟件無線電可直接在射頻上進行A/D、D/A變換，這就要求A/D、D/A變換必須具有足夠高的采樣速率。根據(jù)Nyquist采用定理，要不失真的反映信號特征，采樣頻率fs至少應(yīng)是模擬信號帶寬Wa的兩倍。為保證性能，在實際應(yīng)用中經(jīng)常采用fs>2.5Wa的過采樣處理。如果直接在 3000MHz的頻率上對信號進行A/D變換，則A/D器件的采樣速率至少應(yīng)為7500MSPS（每秒百萬樣值）。但是，當前技術(shù)比較成熟的常用A/D器件的采樣速率一般只有幾十MSPS，高的也只能達到幾百MSPS，遠遠不能滿足設(shè)計需要?，F(xiàn)階段研制開發(fā)的軟件無線電臺都是在中頻上進行A/D和D/A變換，中頻一般選定在10MHz～100MHz。在目前的軟件無線收機中，A/D通常直接采樣的模擬中頻信號，其輸出的高速數(shù)字信號經(jīng)數(shù)字下變頻器的變頻、抽取和低通濾波之后變成低速基帶信號以供后續(xù)的DSP作進一步處理。對于多通道的軟件無線電接收機而言，采用Intersil公司最新推出的多通道可編程數(shù)字下變頻器集成芯片HSP50216是一種很好的選擇。該芯片的主要特點如下：

●輸入信號速率達70MSPS；

●具有四個獨立可編程的下變頻器通道；

●具有四個定點或浮點模式的16-bit并行輸入通道；

●帶有32-bit可編程載頻數(shù)控振蕩器（NCO）；

●全部處理過程的無虛假信號動態(tài)范圍（SFDR）大于115dB；

●抽取因子范圍為8～65536；

●含有24-bit內(nèi)部數(shù)據(jù)通道；

●內(nèi)含增益容限可達96dB的數(shù)字AGC；

●具有多種濾波器功能（其中包括：1到5級CIC濾波器、半帶抽取與插入FIR濾波器、可編程FIR濾波器和重采樣FIR濾波器）；

●可通過串聯(lián)濾波獲得附加帶寬；

●具有四個獨立的串行輸出通道；

●采用3.3V電壓工作。

2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作機理

HSP50216 是一個四通道的數(shù)字接收機集成芯片，它具有很大的動態(tài)范圍和靈活性。在四個通道中，每一個通道都是由有端的載頻數(shù)控振蕩器（NCO）、數(shù)字混頻器和級聯(lián)積分梳狀濾波器CIC以及后端的FIR濾波器、AGC和直角坐標到極坐標轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。四個通道中的每個通道的參數(shù)都可以獨立通過微處理器進行編程。圖1是 HSP50216的內(nèi)部功能框圖。圖中，A（15：0），B（15：0），C（15：0）和D（15：0）分別為四種并行的數(shù)據(jù)輸入總線。SdxA、 SDxB、SDxC和CDxD為四對串行數(shù)據(jù)輸出線。每一個輸入都可以連接到任意一個或所有的內(nèi)部信號處理通道中去。每一個通道的輸出都可以接到任何一個串行輸出端。如果多路通道是同步的，那么這些通道可以復用到一個共同的輸出端。四個通道共用同一個輸入時鐘和同一個串行輸出時鐘。但是輸出信號速率既可以是同步的也可以是異步的。位于前端和后端之間的總線多路轉(zhuǎn)換器可以后端串聯(lián)的濾波器提供路由，或者為多相濾波提供從一個前端至多個后端的路由。電平檢測器把每一條并行數(shù)據(jù)輸入總線上的信號電平提供給監(jiān)控器，從而使得微處理器增益控制優(yōu)于A/D轉(zhuǎn)換器。

每個通道的前端部分都包括有正交數(shù)控振蕩器（NCO）、數(shù)字混頻器、桶形移位寄存器和級聯(lián)積分梳狀濾波器（CIC）。NCO具有32-bit頻率控制字，可用于信道的分選和載波跟蹤，基頻率分辨率可達16.3MHz（輸入信號速率為70MSPS）。NCO的無虛假信號動態(tài)范圍（SFDR）大于115dB。桶形移位寄存器可提供介于2 -45到2 -14之間的增益以防止CIC的溢出。CIC濾波器的級數(shù)介于1到5級之間并且是可編程，同時，CIC的抽取因子也是可編程的，第5級的抽取因子為5到 512，第4級的抽取因子為4至2048，第3級的抽取因子為4到32768，第1級和第二級的抽取因子為4到65536。