基于软件定义无线电的实时频谱分析仪功能概述数字信号处理

Posted 2021-12-24 虹科卫星与无线通信事业部

数字信号处理(DSP)，是以数字运算方法来实现对信号的变换、滤波、检测、调制解调和快速算法等处理过程，它具有高精度、高可靠性、可程序控制、可时分复用、便于集成化等优点。
 

数字下变频器

数字下变频（DDC）指在超外差式接收机中经过混频后得到的中频信号比原始信号的频率低的一种混频方式。在超外差式接收机中，如果经过混频后得到的中频信号比原始信号的频率低，那么这种混频方式叫做下变频 （DC），将射频信号通过一次或者几次的模拟下变频转换到中频上，在中频对信号数字化，然后再进行数字下变频。

数字下变频分为两个基本的模块，数控振荡器NCO混频模块和抽取滤波模块，其中NCO模块产生正余弦波样本值，然后分别与输入数据相乘从而完成混频。

抽取滤波模块常用的结构是积分梳状抽取滤波器(CIC)级联后再与多级半带滤波器(HBF)的级联。如果信号带宽比较宽，抽取倍数不是很大，可以采用FIR滤波器。当输入信号采样速率很大的时候，则可以采用多相滤波的下变频方案，这种结构大大降低了对数据处理速度的要求。

虹科HK-R5550具有嵌入式 DSP 模块，以提供进一步的信号处理能力，具有多达10级抽样和FFT计算的DDC。DDC为直接数字控制，是用一台计算机对被控参数进行检测，再根据设定值和控制算法进行运算，然后输出并进行控制，使被控参数稳定在给定值上。

虹科HK-R5550的数字下变频器DDC块获取目标频带并将其频率下移，然后将抽取率降低至与目标信号的带宽一致且较低的频率，这使得带宽小于IBW的信号的信道化成为可能。

如下图所示，DDC具有两个主要组件，一个NCO（DDS）和一个带滤波的下抽样。NCO生成复数正弦波，并使用复数乘法器将其与IQ输入混合，以使信号频谱从选定的载波频率偏移，此过程提供了之前文章中提到的频率微调（和移位）功能。

复数乘法之后是有限脉冲响应（FIR）滤波器或级联积分梳状（CIC）滤波器。CIC滤波器在通带中具有与之相关的“下降”，为补偿这种下降，在CIC滤波器之后是一个补偿FIR滤波器，每种过滤器类型都有各自的抽样器，这整个过程有效地降低了采样率，并对信号进行了滤波以去除相邻信道，使混叠最小化，并使接收到的信噪比最大化。要注意，使用NCO会将接收机DD、SH和SHN处理路径的同相信号输入转换为复数I和Q数据输出。