资源说明:一种采用AD9739与FPGA相结合、在FPGA上实现全数字QAM射频一种采用AD9739与FPGA相结合、在FPGA上实现全数字QAM射频调制的方法。阐述了柰奎斯特滤波器、插值滤波器、多相滤波器、多相数字频率合成器的实现方法,并采用多相滤波技术和OSERDES技术解决了射频信号高采样率问题。介绍了AD9739的接口设计,并给出调制器的射频输出信号的实测结果,性能指标符合国家制定的DVB_C标准。
全数字QAM调制射频输出的FPGA实现是一种高效且灵活的数字信号处理技术,广泛应用于现代通信系统,特别是数字电视广播领域。本技术通过结合高性能的AD9739数字模拟转换器(DAC)与现场可编程门阵列(FPGA),能够在FPGA内部直接实现全数字QAM(Quadrature Amplitude Modulation)射频调制,避免了传统射频调制方案中的额外变频器,降低了系统复杂性和成本。
QAM调制是将信息数据调制到两个正交的载波上,形成幅度和相位都变化的复数信号。在FPGA实现中,信号需要经过奈奎斯特滤波器进行预处理,以压缩信号频谱,提高频带利用率。该滤波器具有特定的滚降系数、截止频率和阻带衰减,以确保信号质量。接着,通过一级半带滤波器和CIC(Cascade Integrator Comb)插值滤波器的组合,对信号进行升采样,以适应高采样率的要求。
CIC滤波器是一种特别适合FPGA实现的结构,它由多个积分梳状滤波器级联组成,可以进行多倍插值,同时占用较少的硬件资源。在本设计中,CIC滤波器进行了9倍插值,其带外抑制和频谱特性满足DVB-C(Digital Video Broadcasting - Cable)标准。
接下来,多相滤波器被用于解决高采样率带来的挑战。多相滤波器通过将原始滤波器的抽头系数分成多组,形成多个子滤波器,每个子滤波器处理一部分数据,最后并行输出,再通过OSERDES(Output Serial to Parallel,Input Parallel to Serial)器件转换成串行信号,实现8倍插值。多相滤波器的设计需确保抽头系数与插值因子匹配,以节省FPGA资源。
此外,多相直接数字频率合成器(DDS)用于生成具有连续相位的8路载波信号,与经过多相滤波器处理后的数据相乘,形成QAM调制的射频信号。DDS通过控制频率字选择相应的相位,产生相位连续的数字载波,这8路载波与I、Q两路信号相乘后相加,生成最终的射频输出。
在实际应用中,AD9739的接口设计是关键,需要处理好高速数据流的输入输出,确保与FPGA的稳定通信。实测结果显示,该调制器的射频输出信号性能符合DVB-C标准,表明设计的成功和可靠性。
这种全数字QAM射频调制的FPGA实现技术体现了现代通信系统对灵活性、效率和成本优化的追求,同时也展示了FPGA在数字信号处理领域的强大潜力。通过巧妙的滤波器设计和信号处理算法,实现了高采样率射频信号的生成,满足了数字电视广播的严格要求。
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