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内插和数字上变频技术(07-100)

—— Techniques for interpolation and digital upconversion
作者:时间:2009-03-02来源:电子产品世界

  在软件无线电和测试仪器中,设计人员采用多种数字信号处理()技术来改善系统性能。内插法是一种技术,可以用内插法提高数字信号采样率。在采用零差式上的收发器中,内插法可以改善模拟性能。此外,在外差(用中频)上中,需要使能带数字载波的混频基带信号。此称之为数字上。因此,内插法在现代通信系统中有一定的实用性。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/91927.htm

  本文将描述各种内插技术,选择内插法时的特殊考虑以及使用内插法的一些共同原因。特殊的内插法包括:线性内插法,零插入法,零阶保持法和频域插入。

  线性内插法

  线性内插法是提高信号采样率的最简单方法。采用此方法,在每对已有采样之间加一个线性拟合。然后,根据线性拟合得到新采样,插入在每对原采样之间。为了内插一个N倍信号,必须在每对原采样之间插入N-1个新采样。线性插入法的算法实现是相当简单的。然而,在每个采样间加一个线性拟合,所需的计算量比其他方法要多。因此,线性内插法不总是最好的方法。

  零插入法

  内插信号的第二种方法是“零内插”技术,是在每个原采样间内插零,增加波形的取样率。零内插处理增加了原信号的采样率(相对于它的基频分量)。为了增加‘N’量级波形采样率,必须在每个原取样间内插‘N-1’量级波形零采样。图1说明了信号零内插,示出零内插后的信号时域和频域。

  在频域,零内插过程会产生失真分量,失真分量集中在原采样率的倍数处。因此,对于10MHz原正弦信号,将看到在90MHz,110MH,190MHz等图像(注意,在此特例中,加一个小的噪声到信号中来仿真更实际的现实环境)。

  虽然零内插在较高频率引起失真,但在感兴趣的频率不引起失真。因此,可以用低通滤波器去除失真分量,使得在原信号带宽不产生失真。通常采用在0.5×原采样率处截止的数字有限脉冲响应(FIR)滤波器去除失真分量(见图2)。

  如图2所示,低通滤波器衰减失真分量,并恢复原信号形状。此仿真所用滤波器是200抽头FIR(48MHz低通带,50MHz低阻带)。在时域,能够观察内插信号,看到原正弦信号形状已恢复。注意,因为,零内插恢复基音调功率增加1/N,所以,必须加数字增益来恢复信号幅度。

  零阶保持法

  内插的零阶保持技术很类似于上述介绍的内插法。零内插法工作是在每个原数据点之间加零,而零阶保持法简单地重复每个采样。类似于零内插,必须内插N-1个原采样拷贝来增加N倍采样率。

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关键词: 变频 DSP RF

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