第一讲 数字中频系统概述

数字中频的基本原理和FPGA的实现1．基本原理数字中频主要分两部分，数字上变频（DUC）和数字下变频(DDC)。

它们的主要功能是相反，但原理和实现的方法是十分相似。

在R8905项目中由于采用了零中频技术，数字上变频和下变频有一些差别，数字上变频没有了NCO模块。

另外为了降低输出信号的峰均比又加入了削峰模块CFR,而CGC模块的引入则是补偿削峰所引起的功率损失。

CPRI接口处理RCF2倍内插HB2倍内插CFRCGCCIC54倍内插3.84M7.68M15.36M61.44M图1 数字上变频模块框图在数字下变频中RSSI模块是信号的功率检测模块，它配合AGC电路将信号的输出功率稳定在一定范围内。

NCOCIC54倍抽取HB2倍抽取RRC AGCRSSI61.44M15.36M7.68Mcpri 图2 数字下变频模块框图在DDC和DUC中主要使用3种滤波器分别是RRC,HB和CIC，它们个自有个自的特点。

RRC滤波器一般来讲阶数比较多，多用于低频处。

由于它的阶数比较多，所以可以得到比较锐利的带通特性，但它所用的乘法器比较多。

CIC滤波器不需要乘法器，但它的带内不是很平坦，适合用在高频处。

而HB滤波器的特性正好在它们之间，它有约一半的系数是0可以讲乘法器的个数减少一半。

削峰模块CFR实际上也是一组滤波器，它的功能是将CDMA信号中的峰值信号减小一些，以减小输出信号的峰均比，使射频功率放大器的效率更高。

削峰的模块框图如图3图3 单级削峰示意图削峰的原理是这样的一个复信号(I,Q)如果它的模大于某个门限，就将其减去这个门限得到一个复信号(dI,dQ),否则(dI,dQ)＝(0,0)。

将(dI,dQ)送到fir滤波器中，fir滤波器是一个低通滤波器将峰值限定在一定的带宽内，防止影响临道。

将原信号(I,Q)减去滤波后的信号(fir_i,fir_q)就得到了削峰的值。

如果有必要这这样的削峰可以连续做几次，在R8905设计中削峰用了两次。

雷达数字中频接收机系统设计方案详细解析描述作为雷达系统的重要组成，传统的天气雷达接收机主要采用瞬时自动增益控制扩展动态范围，利用模拟I、Q解调器对信号进行模拟解调，对接收机硬件依赖性强，信号适应能力差，而软件无线电技术的出现导致了无线电接收机的革新。

随着器件水平的迅速发展，作为软件无线电的重要内容，数字接收机日益成熟并已经在雷达、电子战和通讯接收机中普遍应用。

软件无线电最终目标是将模数转换器件（ADC）紧接在电台天线，直接在信号射频进行采样，将模拟信号转换成数字信号，射频以下其他的所有处理功能全部采用软件模块来实现。

当前，数字接收机在气象雷达中已经得到较大范围的推广，实际运行效果显著，其优势主要表现在体积变小、成本降低、系统复杂程度降低，表现突出的是灵敏度和动态范围性能有较大提升。

这些数字接收机基本上采用如图1设计框图，主要由三大部分构成，即高性能模数转换（采集）、超大规模可编程逻辑器件实现数字变频功能和数据传输。

这类设计不足之处在于，每个环节都需要精心设计，导致整个设计周期过长或系统过于复杂，寻找一种高集成度数据采集平台以简化设计无疑成为亟待解决的问题。

图1通用数字接收机框图凌华PCI-9846H高速数字化仪，可提供高精度、低噪音及高动态范围性能，高密度且高精准度，那么基于该板卡特点，是否可以成功设计出一种风廓线雷达数字中频接收机，从而简化数字接收机的冗长、繁琐且易出错的设计研制工作呢？简化系统的机会结合某型风廓线雷达系统参数特点，中频频点为50MHz，带宽为5MHz，数字中频接收机采用基于多相滤波的数字正交变换方法。

该方法不仅不需要正交本振，且后续的数字滤波器阶数可以很低，实现起来简单。

对ADC的数据进行直接下变频，ADC采样后数字信号经过两路分离处理后，通过半带滤波、降速率、数字滤波最终得到两路正交的雷达基数据输出。

分析PCI-9846H高速数字化仪资源及结构特点，为验证系统的可行性，设计按图2搭建系统仿真平台。

中频信号的原理及应用视频1. 中频信号的原理中频（Intermediate Frequency，IF）信号是在收、发信机之间的频率转换过程中产生的信号。

它的产生是为了解决收发信机之间频率差异较大的问题。

中频信号的原理主要包括频率转换、中频放大和滤波。

1.1 频率转换频率转换是中频信号产生的核心过程。

在接收机中，通过将收到的无线电信号的频率转换成相对较低的中频信号，可以使后续的放大和处理更加方便。

而在发射机中，通过将基带信号和本地振荡器产生的信号进行混频，可以得到与发送信号频率相差较远的中频信号。

1.2 中频放大中频放大主要是为了提升中频信号的强度，以便后续的处理和解调。

放大电路通常采用中频放大器，通过管件、变压器等元件的组合，将中频信号增加到一定的水平。

中频放大器设计的关键是要保持放大电路的稳定性和线性度，以确保信号的准确传输和解调。

1.3 滤波滤波是中频信号处理的重要环节。

中频信号经过放大后，可能会带有一些不需要的杂散信号。

为了提高接受机的灵敏度和抗干扰能力，需要对中频信号进行滤波处理，去除无用的频带。

常见的滤波器有低通滤波器和带通滤波器，通过不同的滤波器组合可以实现对中频信号的精确控制。

2. 中频信号的应用中频信号在通信领域有着广泛的应用。

下面将介绍几个常见的应用场景。

2.1 无线电广播无线电广播是中频信号应用最广泛的领域之一。

无线电广播中，中频信号被用于接收机和发射机之间的频率转换过程，以及信号的放大和滤波。

中频信号的应用使得广播信号可以在不同的频段进行传输，并且增加了信号的稳定性和传输质量。

2.2 电视信号接收电视信号的接收也需要中频信号的参与。

中频信号将接收到的电视信号频率转换到较低的中频段，方便后续的处理和解调。

中频信号的放大和滤波也可以提高电视信号的接收质量，减少信号噪声和干扰。

2.3 射频信号处理在射频信号处理中，中频信号经常用于进行频率转换和滤波。

射频信号处理是在射频通信系统中进行信号调制、解调、放大和滤波等操作的过程。

数字中频和零中频
哎呀，这“数字中频”和“零中频”可把我难住啦！
我就先来说说数字中频吧。

这数字中频就好像是一个神奇的小盒子，里面装满了各种数字宝贝。

你想啊，我们平常看电视、听广播，那些信号就像一群调皮的小精灵，到处乱跑。

数字中频呢，就能把这些小精灵抓住，然后整理得整整齐齐的，让我们能清楚地看到电视、听到广播。

那零中频又是啥呢？零中频就像是一个超级魔术师！它能把那些复杂的信号一下子变得简单又直接。

比如说，一般的信号就像弯弯曲曲的小路，走起来可费劲啦，而零中频能把这小路变成笔直的大道，多厉害呀！
我记得有一次，在科学课上，老师给我们讲数字中频和零中频。

同学们都听得云里雾里的，我也不例外。

我就举手问老师：“老师，这数字中频和零中频到底有啥用呀？”老师笑着说：“同学们，这就好比你们去超市买东西，数字中频就像是帮你们分类整理好商品的货架，让你们能快速找到想要的东西；零中频呢，就像直接把你们想要的东西送到你们面前，省了好多麻烦！”大家听了，好像有点明白了。

我同桌小明凑过来跟我说：“哎呀，我还是不太懂，这也太难啦！”我安慰他：“别着急，咱们再多听听老师讲，说不定就懂啦！”
后来，老师又举了好多例子，还做了实验。

慢慢地，我好像有点开窍了。

其实啊，数字中频和零中频在我们的生活中可重要啦！没有它们，我们的手机可能信号不好，通信都成问题；没有它们，卫星导航可能就不准确，我们就会迷路。

你说，这数字中频和零中频是不是很神奇？反正我觉得它们太了不起啦！
总之，数字中频和零中频虽然有点复杂，但真的超级有用，给我们的生活带来了好多便利！。

数字中频与FPGA数字中频所谓中频，顾名思义，是指一种中间频率的信号形式。

中频是相对于基带信号和射频信号来讲的，中频可以有一级或多级，它是基带和射频之间过渡的桥梁。

如图1所示，中频部分用数字方式来实现就称之为数字中频。

数字中频技术通常包括上下变频（DUC/DDC）、波峰因子衰减（CFR）和数字预失真（DPD）。

DUC/DDCDUC实现了从“复”基带（Baseband）信号到“实”带通（Passband）信号的转换。

输入的复基带信号采样率相对较低，通常是数字调制的符号率。

基带信号经过滤波，然后被转换成一个更高的采样率，从而调制到NCO的中频载波频率。

DUC通常需要完成频谱整型（Pulse shaping），然后调制到中频载波，以便于经由DAC 驱动后面的模拟转换器。

在图2中，通道滤波器（Channel Filter）完成基带信号的频谱整型，通常由FIR实现。

插值（Interpolation）部分完成信号采样率变换和滤波功能，可以采用CIC或者FIR实现。

对于一个窄带信号，如果需要高倍采样率变换，那么CIC将是非常合适的，无论是在实现性能或是资源节省方面，CIC都将优于FIR。

NCO是一个数控振荡器，也叫DDS，可以用来产生一对相互正交的正弦和余弦载波信号，与插值（增加采样率）以后的基带信号混频，完成频谱上搬。

与DUC相反，DDC基本上完成了以下几个工作：1. 频谱下搬：将ADC送来的数字信号有用频谱，从中频搬移到基带2. 采样率降低：将频谱搬移后的数据从ADC的高速采样率降低到一个合适的采样速率水平，通过抽取（Decimation）实现。

3. 通道滤波：在将I/Q信号送入基带处理以前，需要再对其进行滤波实际上，数字上下变频技术应用非常广泛，其在无线通信、有线电视网络（Cable Modem）、数字电视广播（DVB）、医学成像设备（超声），以及军事领域当中，都是不可或缺的功能。

CFR目前许多无线通信系统，如WCDMA、WiMAX，其中频信号通常由多个独立的基带信号相加而成。

中频的作用原理在现代电子产品中，中频技术被广泛应用于无线通信、广播电视等领域。

中频（Intermediate frequency, IF）是指位于射频与基带信号之间的信号频率。

中频的作用是将射频信号转换为基带信号，以便进行后续的信号处理和解调。

下面将详细介绍中频的作用原理。

一、中频的生成原理中频的生成基于超外差原理，即将收到的射频信号与本地振荡器产生的中频信号进行非线性混频，得到中频信号。

这一过程主要包括下述几个步骤：1. 信号放大：收到的射频信号先经过射频放大器进行放大，以增强信号的强度。

2. 预选择：为了滤除无用信号和干扰信号，预选择电路会选择性地放大目标频率段的射频信号，并压制其他频率段的信号。

3. 混频过程：经过预选择电路处理后的射频信号与本地振荡器产生的中频信号进行混频，生成中频信号。

4. 中频滤波：由于混频产生的中频信号往往包含一定的杂散分量，需要通过中频滤波器进行滤除。

5. 中频放大：经过中频滤波器的中频信号被送入中频放大器进行进一步放大，以增强信号的幅度。

二、中频的作用1. 信号处理：中频的主要作用是将射频信号转换为基带信号，使其能够进一步进行数字信号处理。

通过中频的处理，可以实现信号的滤波、放大、解调等操作，为后续的数字信号处理提供了方便。

2. 抑制杂散：中频的生成过程中通过混频和滤波等手段，可以有效地抑制射频信号中的杂散分量。

这样可以提高信号的纯净度和抗干扰能力，有效地提高无线通信系统的性能。

3. 频率转换：通过选择不同的中频，可以将不同频段的射频信号转换到相同的中频上进行处理。

这样可以降低系统对频率稳定性的要求，增加设备的灵活性和通用性。

4. 减小射频功率：中频信号相对于射频信号来说，功率较小，因此可以减小射频放大器的功率需求。

这样可以提高系统的功率效率和整体性能。

总结：中频是将射频信号转换为基带信号的重要环节，它通过混频和滤波等处理，实现了信号的滤除、放大和频率转换等功能。

中频就是交流电先经过KP可控硅整流成直流电，在经过KK/KA可控硅变频成交流电，与电热电容，感应线圈并联谐振，从而实现工业加热的原理中频弯管一般指：在线圈中同高频交流电，产生高频交变磁场，钢管在交变磁场中感应形成涡流电流发热，再进行钢管弯形，可减少弯形变形，较冷弯的椭圆度好。

指炼钢铁用的加热炉（也有工艺加工过程的中频加热等用途），加热方式是：利用[中频]频率（大概在khz范围）的电磁场，对炉体内的原料进行涡流加热，钢铁原料在交变磁场中会因切割磁力线而产生很大的“涡流”电流，然后发热、甚至熔化。

由于电子技术的发展，目前的中频炉控制系统已经很完善，中频频率可以根据原料的物理性状自动调整，以使电-磁-热能的转换效率尽量高。

早期的中频炉使用交流电动机+中频发电机机组，现多用可控硅整流+可控硅逆变装置。

GBT逆变中频感应加热设备电源，是充分发挥我厂在电能变换技术方面的优势，新开发的更新换代产品。

最突出的优点是：节能,总转换率达85%（配普通炉体、90%配专用炉体）；对不同炉体（感应器）的适应性强；最高的性能价格比。

工作原理：三相电源经桥式不控整流后经LC滤波，获得500VDC工作电压。

由于是不控整流，整流二极管始终工作在最大导通角，决定了高功率因数。

本设备的核心部分逆变器由大功率IGBT半桥组成。

由锁相环控制工作频率，自动跟踪炉体固有频率及其它参数的变化，保持IGBT工作在零电压开关状态，损耗小，安全区大。

由PWM电路控制输出功率，由功率检测电路组成闭环控制，本设备输出电容与炉体构成串联形式，而不象一般晶闸管逆变采用并联方式。

这是由于：串联结构更适应IGBT的电压型逆变；炉体引线长短只改变工作频率而较少影响效率；更适合电容器的内置。

当然，串联结构在空炉时由于Q值很高会产生很高的电压，本设备由于有良好的限压控制而得到解决。

晶闸管中频电源是一种静止变频装置，利用晶闸管元件将三相工频电源变换成单相中频电源。

本装置对各种负载适应力强、适用范围广，主要应用于各种金属的熔炼、保温、烧结、焊接、淬火、回火、透热、金属液净化、热处理、弯管、以及晶体生长等。

中频的原理中频（Intermediate Frequency，简称IF）是指在无线电接收机中，射频信号经过放大、混频、解调等处理后，得到的一个频率稳定、固定的中间频率信号。

在无线电通信中，中频的起到了至关重要的作用。

那么，中频的原理是怎样的呢？首先，中频的产生是通过混频器实现的。

混频器是一种电子器件，它的作用是将射频信号和本振信号进行混频，得到中频信号。

这样做的目的是将高频的射频信号转换成中频信号，方便后续的放大和解调处理。

混频器的工作原理是利用非线性元件的特性，将两路信号进行非线性混合，得到新的频率信号。

其次，中频的选择是有一定讲究的。

一般来说，中频的选择要考虑到尽可能减小信号的衰减和提高信噪比。

同时，中频的选择还要考虑到滤波器的性能和成本的平衡。

通常情况下，中频的选择是在几十千赫兹到几百千赫兹之间，这样既能够满足信号处理的要求，又能够降低系统的成本。

另外，中频信号的放大和解调也是中频原理中的重要环节。

中频信号经过放大器的放大后，可以得到足够大的幅度，以便后续的处理。

解调器则是将中频信号还原成基带信号的重要组成部分，它通过滤波和解调的方式，将中频信号转换成原始的信息信号。

最后，中频的原理还涉及到了信号处理的一些细节。

比如，中频信号的抗干扰能力、带宽和稳定性都是需要考虑的因素。

在实际的应用中，中频信号的处理需要综合考虑这些因素，以保证系统的性能和稳定性。

总的来说，中频的原理是通过混频器将射频信号转换成中频信号，然后经过放大和解调处理，最终得到原始的信息信号。

中频的选择和处理都是需要综合考虑各种因素的，以保证系统的性能和稳定性。

希望通过本文的介绍，读者对中频的原理有了更深入的了解。

第一中频的概念第一中频（Intermediate frequency，简称IF）是指无线通信系统中，在接收端射频（Radio Frequency，简称RF）信号经过射频前端处理后，通过混频器进行频率转换后得到的中频信号。

第一中频在无线通信系统中具有重要的作用。

它的引入可以解决射频信号在传输过程中存在的各种问题，提高无线通信系统的性能和可靠性。

下面将从以下三个方面详细阐述第一中频的概念和作用。

首先，第一中频的引入可以减小射频信号的频率范围，使信号处理更加简化。

在无线通信系统中，射频信号的频率范围较大，通常是几十兆赫兹（MHz）到几吉赫兹（GHz）的范围。

这样宽广的频率范围对于信号的处理和调制是十分困难的。

而通过将射频信号经过混频器进行频率转换后得到第一中频信号，可以将信号的频率范围缩小到几百千赫兹（KHz）或者几千千赫兹（kHz）的范围内，使后续的信号处理更加简单。

其次，第一中频的引入可以减小射频前端的复杂度，降低成本。

射频前端是无线通信系统中负责接收和传输射频信号的部分，它通常由射频滤波器、低噪声放大器和混频器等组成。

这些组件在工艺制造和电路设计方面都非常复杂，且成本较高。

而将射频信号经过混频器进行频率转换后得到第一中频信号，可以将射频前端的复杂度降低，简化射频前端的设计和制造工艺，从而降低成本。

再次，第一中频的引入可以提高系统的灵敏度和动态范围。

在无线通信系统中，灵敏度是指系统能够接收到的最小输入信号强度，动态范围则是指系统能够接收到的最大输入信号强度。

由于射频信号的传输过程中存在着很多干扰因素和衰减，为了保证信号的传输质量，通常需要通过增加射频前端的增益来提高系统的灵敏度。

然而，增加增益的同时也会增加系统对于大信号的非线性失真，从而降低系统的动态范围。

通过引入第一中频，可以将射频前端的增益调整到合适的范围内，既能够提高系统的灵敏度，又能够保持系统的动态范围，提高系统的性能和可靠性。

综上所述，第一中频作为无线通信系统中的一个重要环节，具有缩小射频信号频率范围、降低射频前端复杂度和提高系统性能的作用。

中频信号的原理及应用1. 什么是中频信号中频信号也被称为中频电流，是指在一定范围内频率较高的电流信号。

中频信号的频率通常在几十kHz到几MHz之间，属于高频信号的一种。

2. 中频信号的原理中频信号的产生原理基于调频调幅原理。

当电流通过电路时，会产生振荡现象，从而产生中频信号。

3. 中频信号的应用中频信号在许多领域中得到广泛应用，下面列举了几个常见的应用：• 3.1 无线通信中频信号在无线通信中起到了重要的作用。

在无线通信系统中，中频信号用于信号的调制解调过程。

无线设备通过接收和发射中频信号来进行通信，如无线电、手机等。

• 3.2 电视和广播在电视和广播系统中，中频信号用于接收和解调信号。

电视和广播接收器通过接收到的中频信号提取出音视频信号，并将其显示或播放出来。

• 3.3 医疗设备中频信号在医疗设备中也有应用。

例如，中频信号可以用于医疗设备中的电刺激、电疗以及超声波治疗等。

这些设备通过将中频信号传递到人体中，以达到治疗的目的。

• 3.4 工业控制中频信号在工业控制系统中也有广泛应用。

例如，中频信号可以用于工业设备的控制和监测。

中频信号可以传递控制指令，从而实现对工业设备的精确控制。

• 3.5 音频处理中频信号还可以用于音频处理。

例如，中频信号可以通过音频处理设备进行放大、滤波和混音等处理，以改善音频质量。

4. 中频信号的优势和局限• 4.1 优势–中频信号频率较高，可以传递更多的信息量。

–中频信号可以通过调幅调频等方法进行调制和解调，适用于不同的应用场景。

• 4.2 局限–中频信号的传输距离有限，通常在几百米到几公里之间。

–中频信号容易受到干扰，容易产生噪音。

5. 总结中频信号是一种频率较高的电流信号，广泛应用于无线通信、电视和广播、医疗设备、工业控制和音频处理等领域。

中频信号的优势在于能够传递更多的信息量，并可以适用于不同的应用场景。

然而，中频信号的传输距离有限，容易受到干扰和噪音影响。