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数字下变频器GC1012B原理及配置方法

2008-8-18 22:02:38  2343
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数字下变频器GC1012B原理及配置方法<br/><br/><br/><br/><br/>数字下变频技术是软件无线电的一项核心技术,其性能的好坏直接影响数字接收机的精度。数字下变频器的作用在于对A/D之后的数字信号进行频谱搬移,并与频谱翻转、抽取、滤波等信号处理相结合,达到下变频及分离频谱成分的目的,因此,在实际应用中,选择一种合适的数字下变频器是必不可少的。 <br/>GC1012B是GrayChip(ti子公司)推出的单通道带宽中频数字下变频器,是一种全数字化的调协器,具有高度的可编程性。采用高速的CMOS工艺技术,最大输入带宽可达50MHz,带内任何信号都可以直接下变频到零中频。 <br/>本文从GC1012B的结构特点和内部功能框图出发,分析其工作原理,并介绍GC1012B几个主要寄存器的配置方法,从而实现对频率、滤波模式、增益大小等参数的设置,最后给出了一个具体配置实例作为参考。<br/>1 GC1012B的结构特点 <br/>GC1012B具有灵活的可编程性,可通过8位数据端口、4位地址端口、读写线和1位片选控制线组成的微处理器控制接口来与外处理器(CPLD、FPGA或者DSP)通信,同时通过外处理器对芯片进行配置、控制、监视等操作。另外,GC1012B还自带一个片上诊断电路,可用于简化系统的调试和维护。 <br/>GC1012B的主要特点有:100MSPS(106个采样点每秒)输入速率;0.1Hz调协分辨率;动态范围大于75dB;输出带宽可编程;可12位输入,10、12、14或16位输出;采用复数或实数输出格式;带有内建的选通/同步发生器;步长为0.03dB增益调节;可用微处理器接口控制输出和诊断;时钟丢失时,可自动关闭电源模式;内含片上诊断电路;工作在60MHz、3.3V时,功耗为850mW,采用120引脚PQFP封装。 <br/>2 GC1012B配置方法 <br/>GC1012B采用120引脚QFP封装,3.3V电源供电,其内部结构和工作原理框图如图1所示,从图中可以看出,GC1012B主要由控制接口电路、数字振荡器、混频器、可编程低通滤波器、增益调节电路、输出格式化电路和诊断电路等组成。<br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/>控制接口电路是GC1012B与外处理器通信的部分,可以通过读写上面的引脚来控制GC1012B的16个8位控制寄存器,从而实现4个功能:使外处理器配置芯片;外处理器捕获、读取芯片的采样输出;使外处理器实现芯片诊断;产生内部同步选通信号。下面详细介绍几个主要的控制寄存器的配置方法,这些控制寄存器通过与控制总线连接的引脚(CS,WE,RE,A[0..3]和C[0..7]进行访问。表1是它们的地址和名称。 <br/>2.1 滤波模式寄存器 <br/>控制寄存器5即滤波模块寄存器,主要控制滤波输出、输出信号频谱的格式以及诊断电路的输入模式,其功能见表2。 <br/>图2给出了输出谱受到实/复转换、平移、翻转等控制位影响的例子。 <br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/>2.2 频率寄存器 <br/>频率寄存器与频率累加器和一个SIN-COS信号发生器构成数字振荡器部分。控制寄存器0-3组成了频率寄存器,它有28个可读写位(寄存器3的后4位不用),外处理器通过将28位的频率字FREQ装载到这3个频率寄存器中,从而设置中心频率,频率字的算法可由下式确定: <br/>式中:W为频率字;F为需要产生的频率;rc为时钟速率。 <br/><br/><br/><br/><br/><br/><br/>当频率字W在累加器中累加后,可由累加的高13位产生精度为12位的正、余弦信号,以将信号混频到零中频。 <br/>2.3 增益控制寄存器 <br/>控制寄存器6和7组成了增益控制寄存器,通过下式可设定输出增益:<br/><br/>式中:G为增益;S[0-3]为寄存器7的0-3位;B与DEC的对应关系(表2中已经列出)。 <br/>3 GC1012B在一种应用中的配置及优点 <br/>由于GC1012B是中频宽带全数字下变频器。同时具有高度的可编程性,因此特别适用于系统中的下变频应用部分,利用它对带宽数字中频信号直接进行下变频。笔者在设计一个雷达信号处理系统中就需要对GC1012B进行配置。其系统中完成的具体功能是:将输入的40MHz数据率的采样信号转换成5MHz数据率的正交数字基带信号。GC1012B系统时钟为40MHz,由于模拟中频信号为30MHz,NCO(数字控制振荡器)频率也调谐在30MHz。GC1012B的各种参数通过控制口写入。具体参数配置见DDC配置字(只配置以上介绍的4个控制寄存器),描述每个配置字的功能。 <br/>DDC配置字:0x00,0x00,0x00,0x0c,0x24,0x08,0x05 register0--register3:Sample Rate:40MHz,DCO Frequency:30MHz register5:diag=0,flip=0,offset=1,real=0,dec[2:0]=100(4dec) register6:f[7:0]=00001000 register7:s[3:0]=101(5dec),B=3(dec),gain=(2^(5-3))×(1+8/256)=4 <br/>与传统的模拟电路相比,采用GC1012B的电路系统具有以下优点: <br/>a)高度数字化。GC1012B可以实现完全的正交双通道解调,同时,系统可对中频数字信号直接进行正交解调变换和分析,从而避免传统模拟电路在正交解调时的不足。 <br/>b)高度灵活性。GC1012B具有高度可编程性,可以使设计者很容易通过DSP编程下变频器、改变带宽等,使系统灵活应用在各种带宽分析系统中。 <br/>此外,GC1012B还具有协调精度高,电路设计简单等特点,在通信、雷达、软件无线电等许多领域都有广泛的应用。<br/><br/>&nbsp;<br/><br/><br/><br/>相关型号:<a title="SCAN18245TSSCX 全国货源 技术资料" href="http://www.yule2000.com/SCAN18245TSSCX_ic.htm" target="_blank"><b>SCAN18245TSSCX</b></a>&nbsp;<a title="AM27S25ADC 全国货源 技术资料" href="http://www.yule2000.com/AM27S25ADC_ic.htm" target="_blank"><b>AM27S25ADC</b></a>&nbsp;<a title="AIC-5800AP 全国货源 技术资料" href="http://www.yule2000.com/AIC-5800AP_ic.htm" target="_blank"><b>AIC-5800AP</b></a>&nbsp;<a title="ADV601JS12 全国货源 技术资料" href="http://www.yule2000.com/ADV601JS12_ic.htm" target="_blank"><b>ADV601JS12</b></a>&nbsp;<a title="AM29F010B-55JI 全国货源 技术资料" href="http://www.yule2000.com/AM29F010B-55JI_ic.htm" target="_blank"><b>AM29F010B-55JI</b></a>&nbsp; http://www.yule2000.com/SCAN18245TSSCX_ic.htm http://www.yule2000.com/AM27S25ADC_ic.htm http://www.yule2000.com/AIC-5800AP_ic.htm http://www.yule2000.com/ADV601JS12_ic.htm http://www.yule2000.com/AM29F010B-55JI_ic.htm
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