基于FPGA的軟件無(wú)線(xiàn)電平臺設計　

　　1.2 ADC模數轉換

　　軟件無(wú)線(xiàn)電要求ADC，DAC盡可能的靠近天線(xiàn)，這需要很高的ADC的采樣率，采樣精度，動(dòng)態(tài)范圍等特征[11~13]。AD9042是一款高性能高速ADC芯片，采用的是兩級子區式轉換結構，這種設計既保證了所需的轉換精度和轉換速度，又降低了功耗，同時(shí)也減小了芯片尺寸，AD9042系統原理如圖2所示[10]。AD9042可以保證的最小采樣率可達41MHZ, 12bit精度，80dB無(wú)寄生動(dòng)態(tài)范圍。

　　1.3 DDS直接頻率合成

　　由于數字信號處理的處理速度有限，往往難以對A/D采樣得到的高速率數字信號直接進(jìn)行各種類(lèi)別的實(shí)時(shí)處理。為了解決這一矛盾，需要采用數字下變頻技術(shù)，將采樣得到的高速率信號變成低速率基帶信號，以便進(jìn)行下一步的信號處理。數字下變頻技術(shù)在軟件無(wú)線(xiàn)電和各類(lèi)數字化接收機中得到了廣泛應用。寬帶數字下變頻器基于外差接收機的原理，包括數字混頻、低通濾波、抽取三個(gè)環(huán)節[12]。抽取后得到和信號帶寬匹配的基帶抽樣信號，實(shí)現從寬頻帶中提取窄帶信號的目的。Xilinx提供的專(zhuān)用DDS(Direct Digital Synthesizer) IP模塊用以實(shí)現數字下變頻功能。

　　1.4 CPU控制單元

　　Virtex-4 FX系列FPGA集成了運行速度高達450 MHz的雙32位嵌入式PowerPC，每個(gè)處理器可提供超過(guò)700 Dhrystone MIPS的性能，是普通FPGA中處理器性能的三倍。兩個(gè)完全集成的UNH認證的10/100/1000 Ethernet MAC進(jìn)一步提升了Virtex-4 FX處理平臺的性能，從而提高了FPGA資源的可用性。本系統以PowerPC作為該系統的指令處理和控制單元，可以避免純硬件設計復雜，通用性差和不容易協(xié)調控制的缺點(diǎn)。PowerPC是本系統SoPC架構的核心組成部分，擔負算法實(shí)現和中央控制兩部分任務(wù)。Virtex-4 FX內部有大量乘法器可供調用，能夠充分滿(mǎn)足各種數字信號處理要求;PowerPC與前文提到用Verilog-HDL 設計的DSP模塊連接，使整個(gè)系統具有實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信號的處理能力。PowerPC作為控制器的狀態(tài)流程如圖3所示。

　　2 FSK設計實(shí)例及仿真結果

　　在現代通信中，調制器的載波信號幾乎都是正弦信號，數字基帶信號通過(guò)調制器改變正弦載波頻率，產(chǎn)生移頻鍵控(FSK)信號。FSK時(shí)域表達式為