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数字接收机中基于TMS320C6416的数字下变频技术

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

摘要:数字下变频是中频数字接收机的关键技术之一,适用于高采样率、大带宽场合的数字下变频器,可由多DSP处理机来实现。通过实验证明这种下变频器可以满足某雷达对抗侦察数字接收机实时数字下变频的需要。

    关键词:数字接收机 数字下变频 DSP

中频数字接收机常通过数字下变频技术降低采样数据率,减轻后续信号处理的压力。数字下变频器有多种芯片可供选择,如Harris公司Gray-Chip公司的产品。然而这些器件无法满足雷达对抗侦察数字接收机高多DSP的数字下变频器。本文以某雷达对抗侦察数字接收机为例,介绍一种基于TI公司的DSP TMS320C6416的数字下变频器。

1 数字下变频的基本原理

数字下变频的基本原理见图1。(范文先生网www.fwsir.com收集整理)经A/D变换后的中频信号通过两个乘法器构成混频器,产生I、Q两种信号再通过低通滤波、抽取输出降低了采样频率的基带信号。以某种数字接收机为例,其中频频率fc=200MHz,中频带宽B=20MHz,中频采样频率fs=500MHz,下变频时可以直接将中频频率变到0,也就是令图1中的f0=fc,此时位于中频带宽内对称于中频频率的信号频谱分量将发生混叠。为避免这种现象可将中频下变频到一个较低的频率而不是0,设f0=190MHz,则下变频后的信号位于0~20MHz,通过低通滤波10倍抽取,相当于对变频后的信号以50MHz的采样频率采样。

利用DSP实现数字下变频的第一步是选择能满足上述数据处理要求的DSP。对于混频运算,由于采样频率为?500MHz,为实现时处理则要求DSP至少具有500MIPS的处理能力,同时考虑到后续滤波抽取运算的需要,选用TI公司的高性能DSP芯片TMS320C6416。

2 TMS320C6416芯片的性能特点

TMS320C6416是TI公司最新推出的高性能定点DSP,其时钟频率可达600MHz,最高处理能力为4800MIPS,软件与C62X完成兼容,采用先进的甚长指令结构(VLIW)的DSP内核有6个ALU(32/40bit),每个时钟周期可以执行8条指令,所有指令都可以条件执行。该DSP具有Viterbi译码协处理器(VCP)和Turbo译码协处理器(TCP);采用两级缓存结构,一级缓存(L1)由128Kbit的程序缓存和128Kbit的数据缓存组成,二级缓存(L2)为8Mbit;有2个扩展存储器接口(EMIF),一个为64bit(EMIFA),一个为16bit(EMIFA),可以与异步(SRAM、EPROM)/同步存储器(SDRAM、SBSRAM、ZBTSRAM、FIFO)无缝连接,最大可寻址范围为1280MB;具有扩展的直接存储器访问控制器(EDMA),可以提供64条独立的DMA通道;主机接口(HPI)总线宽度可由用户配置(32/16bit),具有32bit/33MHz,3.3V的PCI主/从接口,该接口符合PCI标准2.2版,有3个多通道串口(McBSPs),每个McBSPs最多可支持256个通道,能直接与T1/E1、MVIP、SCSA接口,并且与Motorola的SPI接口兼容,片内还有一个16针的通用输入输出接口(GPIO)。
数字接收机中基于TMS320C6416的数字下变频技术
    TMS320C6416与TI公司C6系列其它DSP相比有以下明显的不同:首先是处理能力显著提高。C6416的最大处理能力为4800MPIS,是1997年推出的C6201处理能力的3倍,执行1024点复数FFT的时间为10.003μs,比C6201快了6倍多;其次是片内集成外设显著增加,其中VCP和TCP可以显著提高片上的译码能力,PCI接口可以方便地与具有PCI总线的主机直接互连,无需额外的PCI接口芯片;别外原有集成外设性能提高,其EDMA可以提供64条独立的DMA通道,而C6201仅有4个DMA通道,其EMIF数据线宽度可选,片内存储区和McBSPs的数量都有所增加,这使得C6416编程更灵活,使用更方便。

3 数字下变频在TMS320C6416DSP上的实现

基于TMS320C6416的数字下变频器硬件结构比较简单,是一个基于共享存储区的多DSP处理器。

3.1 数字下变频器的硬件结构

本文讨论的数字下变频器是基于多DSP的雷达对抗侦察数字接收机的组成部分。数字下变频是在DSP上由软件完成的,没有单独的数字下变频电路,该数字接收机的硬件结构见图2。

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