基于MATLAB的数字下变频器的设计与仿真应用

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基于 Matlab 的数字下变频器的设计与仿真

朱建新，沈树群*

(北京邮电大学电子工程学院，北京 100876 )

摘要：本文通过对数字变频器中关键技术的研究，给出了一种数字下变频器中的带通采样速

率和各种数字滤波器的设计方案，并应用Matlab 搭建了一个系统对数字下变频器进行了仿

真。经 Matlab 仿真验证，设计的数字下变频器能够很好地实现对中频信号的下变频处理，

达到了预定的设计目标，极大地降低了数字信号处理的运算量，提高了系统的实用性，方便

了后续的基带信号处理。

关键词：数字下变频；带通采样；积分梳状滤波器；半带滤波器；FIR滤波器

中图分类号：TN914.3

Design and Simulation of Digital Down Converter Based on

MATLAB

Zhu Jianxin, Shen Shuqun

(School of Electronic Engineering, Beijing university of posts and telecommunications, Beijing

100876)

Abstract: The paper studies some key technologies in digital down converter and designs a digital

down converter. Using the Matlab software, we construct a system to simulate the digital down

converter. The results of the simulation shows that the system has achieved the designed goals and has

greatly reduced the calculation of the digital signal process, which largely improve the practicality of

the system so it can facilitate the following base band signal processing.

Key words: Digital down converter; Band-pass sampling; CIC filter; HB filter; FIR filter

0 引言

在认知无线电频谱感知系统中，需要对频率为50M~2000M 中的模拟信号进行数字化，

并判断是否有常规用户正在使用该频段，若没有，则加入可用频段数据库中。在这个系统里

面，需要实时高速地处理数据，因此需要采用数字下变频技术(DDC )，将采样得到的高

速率频带数据流变成低速率的基带数据流，极大地降低数据量，方便后续的数据处理，因此

数字下变频器的高效设计非常关键。通过采用带通采样，可以极大地降低对模数转换器的要

求；通过多级滤波和抽取，可以降低对每级滤波器的性能和要求。积分梳状(CIC )滤波器

和半带(HB )滤波器是实现DDC 的两种高效数字滤波器[1] 。

本文通过对带通采样速率和DDC 中各种数字滤波器进行设计，应用MATLAB 搭建了

一个系统对认知无线电频谱感知系统中的数字下变频部分进行仿真。仿真结果表明，系统很

好地实现了对中频信号的带通采样和数字下变频处理，极大地降低了数字信号处理的运算

量，提高了系统的实用性，方便了后续的基带信号地实时处理。

1 数字下变频的基本结构

典型的数字下变频结构如图1 所示。可以把数字下变频分为两个基本的模块，数控振荡

器NCO (Numerical Control Osci