ISL5216在中頻通用接收平臺中的應用

引言
軟件無線電是一種基于寬帶A／D、高速DSP芯片、以軟件為核心的嶄新體系結構。其基本思想是將寬帶A／D盡可能靠近射頻天線，以便將接收到的模擬信號盡可能早地數字化，盡量通過軟件來實現接收機的各種功能。通過運行不同的算法，實時地配置信號，以提供多模式、多頻段的功能。與傳統的模擬方式相比，軟件無線電具有靈活性、適應性和開放性等特點，被譽為無線電領域的又一次革命。目前軟件無線電技術已在通信系統中得到廣泛應用。
全數字化接收機是軟件無線電中的一個重要基礎，其硬件平臺可以用可編程的通用DSP或者可重構的專用DSP來實現。目前，由于硬件水平的限制，直接射頻數字化還有一定困難。一般是先模擬下變頻至合適的中頻，在中頻直接數字化，然后經數字下變頻至基帶。模擬下變頻完成初步的頻率選擇，中頻采樣后經數字下變頻完成第二次頻率變換。其中，數字下變頻的設計是關鍵技術，它的實現方式有兩種，一種是在FPGA內設計實現，另一種是采用專用的數字下變頻芯片來實現。本文將對INTERSIL公司生產的四通道數字下變頻器ISL5216的功能特點進行詳細介紹，并結合自行研制的中頻通用接收平臺，重點介紹利用其實現數字信號的抽取濾波以降低信號速率的設計要點，并給出了設計實例。

1 ISL5216簡介
1．1 ISL5216的功能特點
ISL5216是INTERSIL公司生產的可編程四通道數字下變頻器(PDC)，它的基本功能是從輸入的寬帶信號中提取窄帶信號，并將其下變頻為數字基帶信號，以便后續DSP處理。
該芯片的主要特點如下：
一 輸入信號速率達95MSPS；
一 具有四個獨立可編程的下變頻器通道；
一 具有四個16-bit定點或17-bit浮點模式的并行輸入通道；
一 帶有32-bit可編程載頻數控振蕩器(NCO)，無雜散動態范圍(SFDR)大于115dB；
一 具有110dB的帶外衰減；
一 抽取因子范圍為4～65 536；
一 含有24-bit內部數據通道；
一 內含增益容限可達96dB的數字AGC；
一 具有多種濾波器功能(其中包括：1到5級CIC濾波器、半帶抽取與插入FIR濾波器、可編程FIR濾波器和重采樣FIR濾波器)；
一 可通過串聯濾波獲得附加帶寬；
一 具有四個獨立的串行輸出通道；
一 采用2．5V內核電壓、3．3V外圍電壓工作。
1．2 ISL5216的內部結構及工作機理
ISL5216具有很大的動態范圍和靈活性。在四個通道中，每一個通道都是由前端的載頻數控振蕩器(NCO)、數字混頻器和級聯積分梳狀濾波器CIC以及后端的FIR濾波器、AGC和直角坐標到極坐標轉換器構成。四個通道中的每個通道的參數都可以獨立通過微處理器進行編程。圖1是ISL5216的內部功能框圖。A(15∶0)、B(15∶0)、C(15∶0)和D(15∶0)分別為四條并行的數據輸入總線。SDXA、SDXB、SDXC和SDXD為四對串行數據輸出線。每一個輸入都可以連接到任意一個或所有的內部信號處理通道中去，每一個通道的輸出都可以接到任何一個串行輸出端。如果多路通道是同步的，那么這些通道可以復用到一個共同的輸出端。四個通道共用同一個輸入時鐘和同一個串行輸出時鐘。但是輸出信號速率既可以是同步的也可以是異步的。位于前端和后端之間的總線多路轉換器可以為后端串聯的濾波器提供靈活的路由，或者為多相濾波提供從一個前端到多個后端的路由。電平檢測器把每一條并行數據輸入總線上的信號電平提供給監視器，從而使得微處理器增益控制優于A/D轉換器。