ISL5216在中頻通用接收平臺中的應用

引言
軟件無(wú)線(xiàn)電是一種基于寬帶A／D、高速DSP芯片、以軟件為核心的嶄新體系結構。其基本思想是將寬帶A／D盡可能靠近射頻天線(xiàn)，以便將接收到的模擬信號盡可能早地數字化，盡量通過(guò)軟件來(lái)實(shí)現接收機的各種功能。通過(guò)運行不同的算法，實(shí)時(shí)地配置信號，以提供多模式、多頻段的功能。與傳統的模擬方式相比，軟件無(wú)線(xiàn)電具有靈活性、適應性和開(kāi)放性等特點(diǎn)，被譽(yù)為無(wú)線(xiàn)電領(lǐng)域的又一次革命。目前軟件無(wú)線(xiàn)電技術(shù)已在通信系統中得到廣泛應用。
全數字化接收機是軟件無(wú)線(xiàn)電中的一個(gè)重要基礎，其硬件平臺可以用可編程的通用DSP或者可重構的專(zhuān)用DSP來(lái)實(shí)現。目前，由于硬件水平的限制，直接射頻數字化還有一定困難。一般是先模擬下變頻至合適的中頻，在中頻直接數字化，然后經(jīng)數字下變頻至基帶。模擬下變頻完成初步的頻率選擇，中頻采樣后經(jīng)數字下變頻完成第二次頻率變換。其中，數字下變頻的設計是關(guān)鍵技術(shù)，它的實(shí)現方式有兩種，一種是在FPGA內設計實(shí)現，另一種是采用專(zhuān)用的數字下變頻芯片來(lái)實(shí)現。本文將對INTERSIL公司生產(chǎn)的四通道數字下變頻器ISL5216的功能特點(diǎn)進(jìn)行詳細介紹，并結合自行研制的中頻通用接收平臺，重點(diǎn)介紹利用其實(shí)現數字信號的抽取濾波以降低信號速率的設計要點(diǎn)，并給出了設計實(shí)例。

1 ISL5216簡(jiǎn)介
1．1 ISL5216的功能特點(diǎn)
ISL5216是INTERSIL公司生產(chǎn)的可編程四通道數字下變頻器(PDC)，它的基本功能是從輸入的寬帶信號中提取窄帶信號，并將其下變頻為數字基帶信號，以便后續DSP處理。
該芯片的主要特點(diǎn)如下：
一 輸入信號速率達95MSPS；
一 具有四個(gè)獨立可編程的下變頻器通道；
一 具有四個(gè)16-bit定點(diǎn)或17-bit浮點(diǎn)模式的并行輸入通道；
一 帶有32-bit可編程載頻數控振蕩器(NCO)，無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)大于115dB；
一 具有110dB的帶外衰減；
一 抽取因子范圍為4～65 536；
一 含有24-bit內部數據通道；
一 內含增益容限可達96dB的數字AGC；
一 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)；
一 可通過(guò)串聯(lián)濾波獲得附加帶寬；
一 具有四個(gè)獨立的串行輸出通道；
一 采用2．5V內核電壓、3．3V外圍電壓工作。
1．2 ISL5216的內部結構及工作機理
ISL5216具有很大的動(dòng)態(tài)范圍和靈活性。在四個(gè)通道中，每一個(gè)通道都是由前端的載頻數控振蕩器(NCO)、數字混頻器和級聯(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換器構成。四個(gè)通道中的每個(gè)通道的參數都可以獨立通過(guò)微處理器進(jìn)行編程。圖1是ISL5216的內部功能框圖。A(15∶0)、B(15∶0)、C(15∶0)和D(15∶0)分別為四條并行的數據輸入總線(xiàn)。SDXA、SDXB、SDXC和SDXD為四對串行數據輸出線(xiàn)。每一個(gè)輸入都可以連接到任意一個(gè)或所有的內部信號處理通道中去，每一個(gè)通道的輸出都可以接到任何一個(gè)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(gè)共同的輸出端。四個(gè)通道共用同一個(gè)輸入時(shí)鐘和同一個(gè)串行輸出時(shí)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(xiàn)多路轉換器可以為后端串聯(lián)的濾波器提供靈活的路由，或者為多相濾波提供從一個(gè)前端到多個(gè)后端的路由。電平檢測器把每一條并行數據輸入總線(xiàn)上的信號電平提供給監視器，從而使得微處理器增益控制優(yōu)于A(yíng)/D轉換器。