FPGA小技巧：面积换速度的实例讲解

twel2e

在FPGA 中，如果要将一个采样率为 480MHz，中频频率为 302.5MHz 的信号变频到零中频的基带信号，要怎么做呢？ 首先，480MHz 的采样频率，对一个中频频率为 302.5MHz 的信号采样，只能是带通采样，采样后信号实际频率为 177.5MHz，那么要在 FPGA 中用 DDS 产生一个频率为 177.5MHz 的载波信号，时钟频率至少要是 177.5MHz 的两倍也就是 355MHz，时钟工作频率太高，很容易后面出现时序问题，这个时候可以尝试使用面积换速度的思想，将时钟工作频率降低下来，我们决定让时钟工作在 120MHz，这样比较稳妥。 如果时钟工作在 120MHz，那么最开始 480MHz 的采样率的信号就要进行串并转换分为 4 路，每路采样率为 120MHz，120MHz 的采样率采样一个 177.5MHz 的中频信号，那么信号频率其实已经变为 57.5MHz。所以此时分别对 4 路 57.5MHz 的信号做下变频，但要注意 DDS 产生信号的初始相位。 本来 480MHz 的采样率时采样的信号为点为 1、2、3、4、5、6、7、8，那么现在对应每一路就是 1、5；2、6；3、7；4、8，则 DDS 产生的 4 路 57.5MHz 的信号也要对应。下面具体讲怎样利用 FPGA 的 DDS 产生 4 路对应的载波信号。 那么怎样才能利用 120MHz 的时钟频率产生一个频率 177.5MHz 的载波信号呢，120MHz 的采样率产生 177.5MHz 的信号，那么信号频率其实已经变为 57.5MHz，4 路载波要与前面的信号对应相乘的，那么信号之间的初始相位应当相差多少呢？应当就按 480MHz 的采样率，产生一个 177.5MHz 的信号来计算，那么每相邻两个点之间的相位差为：(177.5/480)*2*pi，则在设置 FPGA 里面的 DDS 时候，第一路信号初始相位为 0，第二路为(177.5/480)*2*pi，第三路为(177.5/480)*2*pi*2，第四路为(177.5/480)*2*pi*3-2*pi。 然后将上面的 4 路 DDS 载波与前面的 4 路信号分别相乘，然后再利用多项滤波对这 4 路信号进行 4 倍抽取，如何利用多项滤波器进行 4 倍抽取可以参考我之前的文章。这样就完成了信号预处理中的下变频和下采样，这也是在 FPGA 中要完成的最常见的信号处理功能，在这里由于信号采样率过高，不得不采用面积换速度的处理方法来完成此功能。

Jame33

在 FPGA 中要完成的最常见的信号处理功能，在这里由于信号采样率过高，不得不采用面积换速度的处理方法来完成此功能
" v( v! P; p; Q* }5 O0 W2 }; I$ z7 W

Memory00

FPGA小技巧   

理论的

时钟频率至少要是 177.5MHz 的两倍也就是 355MHz，时钟工作频率太高，很容易后面出现时序问题，这个时候可以尝试使用面积换速度的思想，将时钟工作频率降低下来，我们决定让时钟工作在 120MHz，这样比较稳妥