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数字电路中最简单的混频知识

数字电路中最简单的混频知识
混频就是把两个不同的频率信号混合,得到第三个频率。

在模拟电路中经常见到的就是把接收机接收到的高频信号,经过混频变成中频信号,再进行中频放大,以提高接收机的灵敏度。

数字电路中最简单的混频便是两个信号做乘法,可以得到它们的和频信号与差频信号。

数字混频在通信的调制、解调、DUC(数字上变频)、DDC(数字下变频)等系统中应用广泛。

通常把其中一个信号称为本振信号(local oscillator),另一个信号称为混频器的输入信号。

程序设计
程序设计系统时钟5MHz,625kHz的输入信号与625kHz的本振信号做混频,根据混频原理会得到1.25MHz的和频信号与0Hz(直流),将直流滤除掉得到1.25MHz的有效信号。

设计的顶层模块接口如下所示:
程序中首先生成本振信号。

Quartus和Vivado中都提供了类似功能的IP核:Vivado中叫DDS(Direct Digital Synthesizers)Compiler;Quartus中叫NCO(Numerically controlled oscillators)。

下面以实例化NCO为例,具体的设计方法在下文讲解。

接下来用乘法进行混频。

我们都知道计算机中有带符号数signed和无符号数unsigned,还知道计算机经常以二进制补码的形式的表示带符号数。

在FPGA设计中,不管是Altera还是Xilinx,它们的IP核几乎都是采用二进制补码带符号数,也有很多的ADC、DAC芯片的数据接口也采用的是二进制补码。

因此,在设计中,我们要清楚什么时候用什么数值表示法。

比如NCO的输出为带符号数二进制补码,假设混频的输入信号也是带符号数二进制补码,则在整个混频程序设计中都要保持这个数值表示方法,否则就会出错。

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