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HSP50214BPDC及其在软件无线电中的应用




关键词:
软件无线电[1][2]代表着包括无线通信在内的几乎所有的无线电电子信息系统的发展趋势,其核心思想就是将模数/数模变换器尽量靠近天线,在对信号充分数字化的基础上依靠软件来定义无线电的各项功能。在现阶段由于各种关键器件,特别是受ADC(模数变换器)和DSP(数字信号处理器)发展水平的限制,数字中频软件无线电[3]正成为理想软件无线电的一种经济、适用的折中选择。在数字中频软件无线电接收机中,ADC直接采样的是模拟中频信号,输出的高速数字信号经由数字下变频器(DDC)的变频、抽取(Decimation)和低通滤波处理之后成为低速的基带信号,供后续的DSP作进一步的处理。Intersil公司(1999年8月更名前为Harris公司)一直占据着商用数字中频标准产品市场的较大份额,尤其是DDC系列产品更是倍受青睐;HSP50214B PDCProgrammable Downconverter 就是该公司继HSP50016、HSP50214和HSP50214A之后推出的单通道DDC中性能最好、功能最强的新款DDC产品。

1 结构组成与工作机理

    HSP50214B可大体分为13个功能模块:同步电路、输入模块、输入电平检测、变频模块(正交混频器与数控振荡器)、CIC(CascadedIntegrator-Comb)抽取滤波器、HB(Half-band)抽取滤波器、255阶可编程FIR滤波器、自动增益控制器(AGC)、重采样与HB内插滤波器、定时数控振荡器、坐标变换器、鉴频(幅)模块和输出模块。图1为HSP50214B的功能组成框图。

    从其结构组成可见,HSP50214B可以完成通常DDC所应具有的三大功能:一是频率变换;二是采样率压缩(抽取);三是滤波整形。其中的变频功能由图1中所示的正交混频器完成,抽取和滤波功能则由图1中所示的CIC抽取滤波器、HB抽取滤波器、255阶FIR抽取滤波器、重采样和HB内插(Interpolation)滤波器级联完成。事实上,这里的变频和低通滤波合在一起就是带通信号的正交调制过程[5]。而其中的抽取功能实际上是通过采样率变换的多级级联实现的。就系统所需的运算量和存储量来说,采样率变换的多级实现通常要比单级实现更有效[5]。因此,HSP50214B工作机理的理论渊源就是带通信号的正交调制理论和采样率变换的多级实现理论。除了上述的三大功能以外,HSP50214B还可以完成诸如自动增益控制、片内和片间的同步控制、载波和码元跟踪以及对部分常规通信信号的解调等功能。

2 引脚描述与技术特性

    HSP50214B是一个超大规模集成芯片,共有120个引脚,各引脚的说明如表1所示。

表1 HSP50214B 可编程下变频器的引脚说明

引脚说明引脚说明
Vcc电源输入正电压OEAHAOUT总线高字节位输出使能
GND接地OEALAOUT总线低字节位输出使能
CLKIN输入时钟OEBLBOUT总线高字节位输出使能
IN(13:0)输入数据OEBHBOUT总线低字节位输出使能
ENI输入使能COF载频补偿输入
GAINADJ(2:0)增益调整输入COFSYNC载频补偿同步输入
PROCCLK芯片后端处理时钟SOF重采样补偿频率输入
AGCGNSELAGC增益选择SOFSYNC重采样补偿频率同步输入
SEROUTA串行输出总线ASEL输出数据地址选择线
SEROUTB串行输出总线BC(7:0)与微处理器接口的数据总线
SERCLK串行数据输出时钟A(2:0)与微处理器接口的地址总线
SERSYN串行输出同步信号WR与微处理器接口的写脉冲
AOUT(15:0)并行输出总线ARD与微处理器接口的读脉冲
BOUT(15:0)并行输出总线BMSYNCO多芯片应用时的同步输出信号
DATARDY输出使能信号MSYNCI多芯片应用时的同步输入信号
SEROE串行输出使能信号SYNCIN1前端刷新同步输入信号
INTERRP中断输出SYNCIN2后端刷新同步输入信号
REFCLK参考时钟SYNCOUT同步脉中输出

    概括地说,HSP50214B具有的技术特性如下:

    · 前端处理速度CLKIN达到65MSPS,后端处理速度PROCLK达55MSPS。

    · 全部处理过程的无虚假信号动态范围(SFDR)大于100dB。

    · 在低通输出带宽为982kHz的时候输出速率可达12.94MSPS。

    · 总抽取因子范围为4~16384,由于有了重采样级,抽取因子可以是非整数。

   

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