【摘要】：数字变频器作为软件无线电(software defined radio,sdr)中的关键模块,完成对数字信号在中频和基带之间的频谱搬移。相比模拟变频器,数字变频器可以防止使用模拟滤波器所产生的信号相位失真现象,使系统获得更优的性能,而现场可编程门阵列(field programmable gate array,fpga)平台所具备的可编程能力与并行处理能力进一步提高了数字变频器的灵活性和性能上限。本文将针对卫星通信系统中的数字变频技术展开研究,并基于fpga平台实现低误差向量幅度(error vector magnitude,evm)、高吞吐率的数字变频器。首先,针对卫星通信系统的总体架构进行了分析,并根据技术协议中指定的输入输出采样率、信号频率、带宽、evm以及信道容量等指标要求,对数字变频方案中混频、滤波器、量化压缩等模块进行了讨论。对比查找表法和cordic算法,选择了资源占用更少的查找表的方式设计混频模块中的nco。讨论了不同级联方式的滤波器性能,分析出evm更低的滤波器组合方案。通过haar变换使信息能量集中,有效减少了信号在传输过程中的损失。其次,分别对数字下变频器与数字上变频器进行了性能仿真与实现。先对设计的数字混频、滤波器组、haar变换/逆变换等功能及整体系统进行了仿真,验证了设计的功能与性能,再基于fpga平台实现了数字下变频器和数字上变频器。由于fpga的系统时钟频率限制了数字上变频器对高采样率信号的处理能力,采用了一种并行的数字混频方法,使输出信号的采样率达到了系统时钟频率的4倍,有效地提升了系统的吞吐率。通过使用vivado simulator工具对fpga软件仿真,并提取波形与matlab的仿真结果进行分析比对,验证了fpga软件设计的正确性。最后,对设计的数字变频器fpga逻辑软件进行了上板测试。搭建了硬件测试平台,对多载波数字变频器的功能和性能进行验证,使用频谱分析仪对数字变频器处理后的信号进行分析。最终处理后信号的evm不超过5%,peakevm不超过15%,系统数据吞吐率达到了3.456gbps。