引言 

數字下變頻技術是軟件無線電的一項核心技術，其性能的好壞直接影響數字接收機的精度。數字下變頻器的作用在於對A/D之後的數字信號進行頻譜搬移，並與頻譜翻轉
、抽取、濾波等信號處理相結合，達到下變頻及分離頻譜成分的目的
，因此，在實際應用中
，選擇一種合適的數字下變頻器是必不可少的。 
GC1012B是GrayChip（TI子公司）推出的單通道帶寬中頻數字下變頻器，是一種全數字化的調協器，具有高度的可編程性。采用高速的CMOS工藝技術，最大輸入帶寬可達50MHz，帶內任何信號都可以直接下變頻到零中頻。 

本文從GC1012B的結構特點和內部功能框圖出發，分析其工作原理，並介紹GC1012B幾個主要寄存器的配置方法
，從而實現對頻率、濾波模式

、增益大小等參數的設置，最後給出了一個具體配置實例作為參考。

1 GC1012B的結構特點 

GC1012B具有靈活的可編程性，可通過8位數據端口、4位地址端口、讀寫線和1位片選控製線組成的微處理器控製接口來與外處理器（CPLD、FPGA或者DSP）通信，同時通過外處理器對芯片進行配置、控製、監視等操作。另外，GC1012B還自帶一個片上診斷電路，可用於簡化係統的調試和維護。 

GC1012B的主要特點有：100MSPS（106個采樣點每秒）輸入速率
；0.1Hz調協分辨率；動態範圍大於75dB；輸出帶寬可編程
；可12位輸入，10、12
、14或16位輸出；采用複數或實數輸出格式；帶有內建的選通/同步發生器
；步長為0.03dB增益調節；可用微處理器接口控製輸出和診斷；時鍾丟失時，可自動關閉電源模式；內含片上診斷電路；工作在60MHz、3.3V時
，功耗為850mW，采用120引腳PQFP封裝。 

2 GC1012B配置方法 

GC1012B采用120引腳QFP封裝
，3.3V電源供電，其內部結構和工作原理框圖如圖1所示，從圖中可以看出，GC1012B主要由控製接口電路


、數字振蕩器、混頻器、可編程低通濾波器、增益調節電路、輸出格式化電路和診斷電路等組成。

控製接口電路是GC1012B與外處理器通信的部分，可以通過讀寫上麵的引腳來控製GC1012B的16個8位控製寄存器，從而實現4個功能：使外處理器配置芯片；外處理器捕獲、讀取芯片的采樣輸出；使外處理器實現芯片診斷；產生內部同步選通信號。下麵詳細介紹幾個主要的控製寄存器的配置方法，這些控製寄存器通過與控製總線連接的引腳（CS
，WE，RE
，A[0..3]和C[0..7]進行訪問。表1是它們的地址和名稱。 

2.1 濾波模式寄存器 

控製寄存器5即濾波模塊寄存器，主要控製濾波輸出
、輸出信號頻譜的格式以及診斷電路的輸入模式
，其功能見表2。 

圖2給出了輸出譜受到實/複轉換、平移
、翻轉等控製位影響的例子。 

2.2 頻率寄存器 

頻率寄存器與頻率累加器和一個SIN－COS信號發生器構成數字振蕩器部分。控製寄存器0－3組成了頻率寄存器
，它有28個可讀寫位（寄存器3的後4位不用），外處理器通過將28位的頻率字FREQ裝載到這3個頻率寄存器中，從而設置中心頻率，頻率字的算法可由下式確定： 

式中：W為頻率字
；F為需要產生的頻率；rc為時鍾速率。 

當頻率字W在累加器中累加後，可由累加的高13位產生精度為12位的正、餘弦信號，以將信號混頻到零中頻。 

2.3 增益控製寄存器 

控製寄存器6和7組成了增益控製寄存器，通過下式可設定輸出增益：
 
式中：G為增益；S[0－3]為寄存器7的0－3位
；B與DEC的對應關係（表2中已經列出）。 

3 GC1012B在一種應用中的配置及優點 

由於GC1012B是shi中zhong頻pin寬kuan帶dai全quan數shu字zi下xia變bian頻pin器qi。同tong時shi具ju有you高gao度du的de可ke編bian程cheng性xing
，因yin此ci特te別bie適shi用yong於yu係xi統tong中zhong的de下xia變bian頻pin應ying用yong部bu分fen，利li用yong它ta對dui帶dai寬kuan數shu字zi中zhong頻pin信xin號hao直zhi接jie進jin行xing下xia變bian頻pin。筆bi者zhe在zai設she計ji一yi個ge雷lei達da信xin號hao處chu理li係xi統tong中zhong就jiu需xu要yao對duiGC1012B進行配置。其係統中完成的具體功能是：將輸入的40MHz數據率的采樣信號轉換成5MHz數據率的正交數字基帶信號。GC1012B係統時鍾為40MHz，由於模擬中頻信號為30MHz
，NCO（數字控製振蕩器）頻率也調諧在30MHz。GC1012B的各種參數通過控製口寫入。具體參數配置見DDC配置字（隻配置以上介紹的4個控製寄存器）
，描述每個配置字的功能。 

DDC配置字：0x00
，0x00，0x00
，0x0c，0x24，0x08

，0x05 register0--register3：Sample Rate：40MHz，DCO Frequency：30MHz register5：diag＝0，flip＝0，offset＝1，real＝0，dec[2：0]＝100（4dec） register6：f[7：0]＝00001000 register7：s[3：0]＝101（5dec），B＝3（dec），gain＝（2＾（5－3））×（1＋8/256）＝4 

與傳統的模擬電路相比
，采用GC1012B的電路係統具有以下優點： 

a）高度數字化。GC1012Bkeyishixianwanquandezhengjiaoshuangtongdaojietiao，tongshi，xitongkeduizhongpinshuzixinhaozhijiejinxingzhengjiaojietiaobianhuanhefenxi，congerbimianchuantongmonidianluzaizhengjiaojietiaoshidebuzu。 

b）高度靈活性。GC1012B具有高度可編程性
，可以使設計者很容易通過DSP編程下變頻器、改變帶寬等，使係統靈活應用在各種帶寬分析係統中。 
此外，GC1012B還具有協調精度高，電路設計簡單等特點，在通信、雷達、軟件無線電等許多領域都有廣泛的應用。