数字中频正交采样及其FPGA实现

假设式(5)中n=2，则采样频率。事实上，若对窄带中频信号采样，则第N个采样点离散形式为：

式中，为采样间隔。

另外，由贝塞尔内插公式知，其8点中值公式为：

式中，I2、I4、I6、I8为已知点，为，I2、I4、I6、I8的中值点。

在实际应用中，考虑到FPGA的特性，可将

(8)式改写成以下形式：

这样，对于下列时间序列：Q1、I2、Q3、I4、Q5、I6、Q7、I8，按式(9)即可求出，而Q5即为两组正交信号。由此就可得到内插运算的原理框图如图1所示。

2 基于FPGA的实现方案

首先将输入FPGA的一路12位数字信号中的每一位都与时钟信号进行异或运算，以使I’(n)=x(2n)(-1)n和Q’(n)=x(2n+1)(-1)n+1，从而达到符号修正的目的。经过修正，输出的数字信号序列是一个由I的偶数项和Q的奇数项交替出现所组成的序列，即：I0，Q1，I2，Q3，I4，Q5，…，I2n，Q2n+1…。为实现Bessel插值，还需要得到某时刻Q2n+1值所对应的I的偶数项(I2n-2，I2n，I2n+2和I2n+4)。鉴于移位寄存器有延时功能，可使用12片移位寄存器74164取出I的偶数项序列，同时分离的还有相应的Q2n+1一路信号。接着，I的偶数项序列经过加法器电路进行有符号加、减法运算。由于Bessel插值中的分母均为2的整数幂，因而用右移来实现2的整数幂除法非常方便。其实现框图如图2所示。

作者：苏飞 邓师平 张成立   来源：国外电子元器件