本文基于DVB-T標準設計并實現(xiàn)了一個COFDM調制器,。設計中,，使用了Altera公司的Stratix系列EP1S25F672C7的FPGA和Analog Devices公司的數字正交上變頻器AD9857。本系統(tǒng)設計簡單,，工作穩(wěn)定,，輸出信號的信噪比可以達到55dB以上，能夠以較低的復雜度得到較高的系統(tǒng)性能,。
　　
1 DVB-T調制器的系統(tǒng)方案
　　
        DVB-T調制器中COFDM調制系統(tǒng)是調制器中的主要部分,，也是抗多徑的OFDM技術在寬帶無線通信中一個很好的利用。調制系統(tǒng)框圖如圖1所示,。
 

        從圖中可以看出,，發(fā)射端首先由信源去復用電路將輸入的TS碼流分解成兩個獨立的連續(xù)數據流，每188字節(jié)為一個傳輸包;然后對每一路數據進行加擾,、RS編碼,、外交織、卷積編碼,，在去復用電路中將兩路合二為一（一般分層模式下用到兩路流,，其它模式只對一路去復用）,，再經比特交織器和符號交織器完成整個信道編碼。編碼后數據經過映射調制到對應的星座圖上成為數據載波,。OFDM幀形成部分將數據載波,、導頻載波（pilot）和TPS信道傳輸參數信令載波按照幀結構的要求組合在一起，形成完整的OFDM符號和幀,。根據OFDM調制原理,，將各個載波經過IFFT變換得到時域的數據流。之后,，在每個OFDM符號前插入保護間隔,，再經過D/A上變頻最終形成中頻信號發(fā)射到信道中去。
　　
        可見,，一個COFDM調制器主要由TS碼流接入,、信道編碼調制和D/A上變頻這三個模塊組成。因此,，D/A上變頻的好壞,，直接影響調制器的性能。
　　
2 D/A上變頻的原理
　　
        一般調制器的上變頻可以采用模擬方式和數字方式兩種方案,，圖2為一簡單模擬上變頻的實現(xiàn)電路,，它的原理就是利用壓控振蕩器的振蕩頻率來實現(xiàn)調頻,。首先,，輸入信號經過VCO與本振信號混頻后得到和頻與差頻信號；這些信號經過高通濾波器以后,，濾除掉低頻分量,，高頻分量就可以經過放大器傳輸到信道中去。由于模擬電路的一些固有缺陷,，例如抗干擾能力較差,，精度較低等，所以這種上變頻實現(xiàn)方法的穩(wěn)定性和可靠性都較差,。
 

        隨著高速器件和軟件無線電技術的發(fā)展,，數字上變頻技術逐漸突破了模擬上變頻的不足，具有調制中心頻率可調,、頻偏可編程,、調制方式可重組、調制碼速率高,、可實現(xiàn)較高的頻響,、可以與編碼器合并擴展功能很強等優(yōu)點，成為今后調制器的發(fā)展主流,。
　　
        目前常用的數字上變頻芯片是AD9856和AD9857,，這兩個芯片都是由AD公司生產的通用,、高性能的數字上變頻器件,具有集成度高、性能好,、功耗低等特點,，使用這兩個芯片可以很容易實現(xiàn)信號的數字正交調制。AD9857與AD9856相比,，還有如下的不同點：
　　
        （1）AD9857集成的是一個14bit的D/A轉換器,，而AD9856集成的則是一個12bit的D/A轉換器，這樣在數據的精度上,，AD9857比AD9856高了大約6dB,。
　　
        （2）AD9856需要3V電壓供電，而一般的微控制器的工作電壓是3.3V或5V,，這樣就需要一個電壓轉換芯片來進行電平適配,。AD9857的工作電壓是3.3V，可以與其他芯片共用一個電源,。
　　
        （3）由于AD9857配置完成以后會產生一個PDCLK信號,，而AD9856并不能返回這樣一個信號，因此送入AD9857調制的I/Q兩路信號的平衡性比AD9856要好,，這樣可以防止在進行OFDM調制時出現(xiàn)載波丟失現(xiàn)象,。
　　
        （4）AD9857還具有輸出電平控制功能，可以根據接收機的需要,，動態(tài)的調節(jié)輸出信號的電平,。
　　
        鑒于AD9857的優(yōu)點，以及DVB-T系統(tǒng)的具體需要,，本文討論了一種基于AD9857的數字上變頻的實現(xiàn)方法,。
　　
3 AD9857工作原理
　　
        AD9857主要有三種工作模式：正交調制模式、單頻輸出模式和插值DAC模式,。三種工作模式的選擇是通過對控制寄存器的編程來實現(xiàn)的,在本系統(tǒng)中使用的是正交調制模式,。
　　
        在正交調制模式下，AD9857通過管腳PDCLK/FUD對數據輸入端提供一路同步時鐘,，用于同步I/Q兩路數據的輸入,。I/Q兩路數據共用14bit 的數據線，所以PDCLK 的時鐘頻率應該是單獨的I 路或Q路數據速率的2倍,，I/Q數據分時送入片內的DEMUX解復用為并行的I/Q兩路數據,，它們將依次經過兩個插值濾波器。經濾波后,， I/Q 數據分別與兩個正交的余弦函數相乘后再相加（或相減）為一路信號,。因為DAC 使用零階保持采樣， 所以信號在進行D/A轉換前需要經過一個反SINC補償的模塊，以上過程均發(fā)生在數字域,，最后數字中頻信號送入DAC進行數模變換產生兩路差分的模擬信號輸出,。
　　
        AD9857內部集成了一個數字直接頻率合成器（DDS）用來產生數字的正、余弦波作為載波,。DDS的32位頻率控制字（FTWORD）通過同步串行口進行配置,。AD9857內部共有4組寄存器，每一組都可存儲32位頻率字,，這種特性允許輸出載波頻率根據需要靈活及時地改變,。通常,要使一個高質量的振蕩器具有100M～200MHz 的頻率動態(tài)范圍是非常困難的, 而AD9857 則允許使用一個較低頻率的振蕩器, 它可以將其內部的參考時鐘通過倍頻來產生SYSCLK,通過公式fout=(FTWORD×SYSCLK)/232就可以把基帶信號調制成任意頻率的中頻信號。