数字下变频器GC4016及其在软件无线电中的应用

　　1　引言

　　软件无线电是近年来随着计算机及微电子技术的高速发展而产生的一种全新的无线电技术。它的出现是无线电通信从模拟到数字、从固定到移动后，由硬件到软件的第三次变革。其基本思想是：将模块化、标准化的硬件单元以总线的方式连接起来构成基本平台，然后通过软件加载来实现各种无线通信功能(包括不同频段、不同制式);由于受微机运算速度的影响，若在信号接收端将A/D采样后的数据直接送计算机进行处理，则实时性难以保证，因此利用数字下变频器(DDC)对采样数据做一定的预处理后再通过总线送至微机是很有必要的。Graychip公司生产的多通道数字下变频器GC4016的主要功能是将高速的数据流下变频成基带数据，从而在很大程度上缓解了A/D采样后数据处理的困难。

　　2 GC4016的主要特点

　　GC4016的原理框图和四个数字下变频通道中每一个通道的数字信号处理原理框图分别如图1和图2所示，

　　该器件的主要特点如下：

　　●输入信号速率可达100Msps;

　　●具有大于115dB的无寄生动态范围;

　　●有四个独立的可编程下变频通道，每个通道的最大可用基带带宽为2.25MHz，而且每个通道的参数都可以灵活、独立地编程和设置;也可合并为两个通道，每通道的最大可用基带带宽为4.5MHz;若将其合并为单一通道，则最大可用基带带宽为9MHz;

　　●每个通道均支持一个用户可编程基带滤波器和一个可编程重采样器，从而使器件适合于中频处理;

　　●总的抽取因子为8～16384，其中32～16384 对应每个单通道;16～32对应两通道联合;8～16对应四通道联合;

　　●采样输出可为12bit、16bit、20bit或24bit;

　　●输出形式灵活多样，即可并行输出又可串行输出，同时可选择输出幅度、相位、频率或正交I、Q两路数据等所需信息;

　　●具有独立的调制、相位和增益控制功能;

　　●采用32位的数控本振(NCO)，分辨率为0.02Hz;

　　●各独立通道的滤波器为五级CIC、可编程21阶FIR、可编程63阶FIR和重采样FIR。

　　此外，GC4016还具有灵活的可编程特性，其内部共有255个32位控制字寄存器(偏移地址为00h～0FFh)，可用于决定内部各功能模块的参数设置(如载波中心频率、FIR滤波器系数、抽取因子、数据输出的格式与方式等);用户通过控制接口既可以写控制字，也可以读出某些状态信息。但在对控制接口进行写操作时，32位的数据与8位地址是分为5个字节并按一定顺序依次写入的，这给系统设计带来了或多或少的麻烦。尽管GC4016在设置上比较复杂，但其功能非常强大，使用相当灵活。