[发明专利]一种多通道数字下变频装置

说明书

技术领域

本发明属于数字下变频技术领域，更为具体地讲，涉及对多个模拟中频信号进行数字下变频处理的装置。

背景技术

模拟中频信号经过模数转换器(ADC)采样后，须将所得数字中频信号搬移至基带，这一搬移过程就是所谓的数字下变频技术。数字下变频过程包括正交解调、数字抽取和低通滤波。

图1是数字下变频器的具体实现框图。如图1所示，数字下变频器主要是由数控振荡器NCO、数字抽取器和低通滤波器组成。数字下变频器将对模拟中频信号进行ADC采样后得到的采样数据与NCO的输出信号进行正交混频(NCO的频率为所需窄带信号的中心频率)，使所需信号由中频变换至基带，并根据基带带宽和采样率的关系作适当抽取滤波，从而降低采样率。数字下变频器最终输出基带I、Q两路信号。因此，数字下变频部分所要完成的任务，一方面是将所需窄带信号提取出来，将其搬移至基带；另一方面，对于分离后的窄带信号，可以大大降低采样率，这也就意味着可以大大降低数据量，以减轻基带处理部分对DSP的计算速率的要求和对后续数据实时传输的要求。

多通道数字下变频装置是基于数字下变频技术的一种数字处理设备，能完成对多个通道采样数据的正交解调、数字抽取和低通滤波。

图2是现有技术的多通道数字下变频装置。如图2所示，每一路信号采集通道只能与固定的一路数字下变频通道进行连接，而且每路数字下变频通道之间相互独立，工作模式比较单一，由于这种多通道数字下变频装置功能结构比较局限，因此在接收到突发或偶发的未知信号时，则需要先对该信号进行一定时间的存储，然后再尝试多次数字下变频处理才能得到更多的参数信息来确定该未知信号，这种装置实时处理能力很弱，而且效果不佳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种更具有灵活多样性、更具有实时性的多通道数字下变频装置。

为实现上述目的，本发明的多通道数字下变频装置，包括：

一信号采集模块，由m路独立的信号采集通道组成，每路信号采集通道包括模拟信号调理电路和模数转换器，用于对多路模拟中频信号进行调理以及数字化，得到m路采样数据，其中，信号采集通道路数m≥2；

其特征在于，还包括：

一m×n路开关矩阵，其m路输入与信号采集模块输出的m路采样数据连接，用于对m路采样数据进行选择，使任意一路采样数据与开关矩阵n路输出的任何一路或多路连接，其中，开关矩阵输出路数n＝4m；

一数字下变频模块，由n个可编程数字下变频器组成，n个可编程数字下变频器的输入分别与开关矩阵n路输出相连，每个可编程数字下变频器对输入到该数字下变频器的采样数据进行正交解调、数字抽取和低通滤波处理；

一FPGA控制器，作为主控芯片接收上位机的控制命令，通过命令解析与分发实现三种控制：

第一，控制数字下变频模块，确定数字下变频模块的工作模式：

1)、窄带并行模式：n个可编程数字下变频器独立并行工作，形成n个数字下变频通道；

2)、正交联合模式：每两个可编程数字下变频器联合工作，形成n/2个数字下变频通道，同一数字下变频通道中，一数字下变频器输出正交解调后复数数据的实部，而另一数字下变频器输出复数数据的虚部，在这种工作模式下，基带处理带宽是窄带并行模式的2倍；

3)、正交交替联合模式：每四个可编程数字下变频器联合工作，形成n/4个数字下变频通道，同一数字下变频通道中，两个数字下变频器分别输出偶时间输入信号经正交解调后复数数据的实部和虚部，另外两个数字下变频器分别输出奇时间输入信号经正交解调后复数数据的实部和虚部，在这种工作模式下，基带处理带宽是窄带并行模式的4倍；

第二，控制m×n路开关矩阵的输入输出连接状态，进而完成m路信号采集通道与数字下变频通道的配对连接，使其按照不同下变频工作模式进行解调；

第三，控制每一个数字下变频器，将数控振荡器(NCO)的指标参数、数字抽取器的指标参数以及低通滤波器的指标参数写入对应的内部寄存器，使每个数字下变频器独立可编程。

本发明的发明目的是这样实现的，一上位机，是任意一台个人计算机、工业计算机或嵌入式计算机，具有或可安装特定的发送例程模块，可通过计算机总线，如PCI总线，向FPGA控制器发送对开关矩阵的控制命令、数字下变频模块的工作模式选择命令以及数字下变频模块中可编程数字下变频器的指标参数配置数据，FPGA将接收到的命令和数据进行命令解析与分发，从而达到通道配对、模式选择以及每个数字下变频器参数设置的目的。