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本文主要对数字上下变频器的FPGA实现方法进行了研究分析,重点完成了其主要模块的设计、验证工作,并与“卫星有效载荷仿真系统”项目中的其他部分进行了整体协同工作。课题的目标任务是在FPGA芯片内实现一个本工程项目特定要求的通用数字变频器设计,它可以依据用户发送的指令动态配置各个模块内的参数值。 本文分析研究了基于FPGA的数字上下变频器的设计实现,介绍了FPGA的发展概况和所用芯片的结构特点,并详细论述了如何设计和实现整个数字上下变频系统中的主要功能模块。其中,主要功能模块包括了:数控振荡器(NCO)和抽取/内插滤波器两大部分。其中的抽取/内插滤波器模块包括了:串联积分梳状(CIC)滤波器、半带(HB)滤波器以及有限脉冲响应(FIR)滤波器。在实现中,对NCO的设计需要在满足项目指标要求的前提下尽可能的降低对芯片硬件资源的占用;抽取/内插部分采用了CIC滤波器与HB滤波器协同工作的结构模式;通过FIR滤波器进行抽取后端的信道整形以及内插前的补偿和脉冲成形。最后通过在Matlab/Simulink软件算法级、Modelsim硬件RTL级的仿真验证了系统设计的正确性和有效性。 本文的主要工作包括以下几方面内容: (1)设计用户接口模块,实现依据外界用户指令动态配置模块的功能; (2)针对FPGA芯片的内部结构,改善设计算法的资源消耗并提高性能;(3)设计算法的仿真和验证。 使用FPGA进行数字上下变频器的设计充分体现了系统设计的高速性和灵活性,既突破了通用DSP设计的“瓶颈”效应,又结合了ASIC高速并行的特点,这将在未来的通信领域发挥越来越重要的作用。