数字上变频仿真设计

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Sep 23, 2024

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数字通信

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Nov 13, 2024 12:40 PM

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该文档介绍了数字上变频器的仿真设计，主要使用Matlab进行实现。仿真目标是将48kHz采样率的音频信号插值到6.144MHz，并进行AM调制。文中详细描述了四个滤波器的设计过程，包括低通FIR插值滤波器、半带插值滤波器、CIC补偿滤波器和CIC插值滤波器，以及它们的参数设置和幅频响应图。最后提到使用Simulink进行采样率变化的控制。

💡

我的毕设题目为多频点数字上变频器，因此先做了DUC的仿真，目标是将48k采样率的音频信号进28插值到6.144M的采样率，并将其做AM调制后发射出去。

Matlab仿真基本参数生成第一级低通FIR插值滤波器第二级低通半带插值滤波器第三级 CIC补偿滤波器第四级 CIC插值滤波器 Simulink仿真 DUC_Module NCO_system LP_system HB_system CIC_COMP_system CIC Interpolation 归一化 AM模块

Matlab仿真

基本参数生成

系统的整体速率为48k×128=6.144M，通过使能信号进行采样率的变换。信号输出为流式输出，帧大小为1 。

第一级低通FIR插值滤波器

输入信号采样率为基带速率，输出信号采样率为基带速率×插值因子，通过fdesign.interpolator设计滤波器系数，滤波器的幅频响应如下：

第二级低通半带插值滤波器

半带滤波器的通带为输入信号采样率减去两倍的截止频率，确保插值后产生的频谱延拓的频带都能被滤除，不会引入混叠，同时保证了足够的衰减。

半带滤波器的幅频响应及两级滤波器级联的响应如下：

第三级 CIC补偿滤波器

由于CIC插值滤波器通带内不平坦，因此要加入补偿滤波器。

补偿滤波器的通带和阻带频率的设置原因如下：

compParams.Fpass = 1/2 * compParams.FsIn + Fpass: 这里的通带频率 Fpass 的设置是基于输入采样率 compParams.FsIn。CIC滤波器通常对频率响应的衰减从 FsIn/2 开始变得明显，所以补偿滤波器的通带设置为 FsIn/2 + Fpass，这样可以确保补偿滤波器修正CIC滤波器在通带内的增益，特别是在高频部分。

compParams.Fstop = 1/2 * compParams.FsIn + 1/4 * compParams.FsIn: 阻带频率的设置为 FsIn/2 + 1/4 * FsIn，其目的是进一步保证在插值之后，信号频谱的带外部分能够被足够衰减，防止混叠现象的发生。由于插值过程会把输入信号的频谱周期性延拓，滤波器的阻带需要覆盖到这些延拓部分，以保证无用信号被滤除。

补偿滤波器的幅频响应图如下：