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(dui)GC1012B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。GC1012B可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)完(wan)全(quan)的(de)正(zheng)交(jiao)雙(shuang)通(tong)道(dao)解(jie)調(tiao)，同(tong)時(shi)，係(xi)統(tong)可(ke)對(dui)中(zhong)頻(pin)數(shu)字(zi)信(xin)號(hao)直(zhi)接(jie)進(jin)行(xing)正(zheng)交(jiao)解(jie)調(tiao)變(bian)換(huan)和(he)分(fen)析(xi)
，從(cong)而(er)避(bi)免(mian)傳(chuan)統(tong)模(mo)擬(ni)電(dian)路(lu)在(zai)正(zheng)交(jiao)解(jie)調(tiao)時(shi)的(de)不(bu)足(zu)。 

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。