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作者：
中国科学院自动化研究所模式识别国家重点实验室 王震宇
深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司 许坚
近年来，人们对数字正交解调进行了一系列的研究，提出了不少方法，其中，数字混频正交变换法与模拟解调原理一致，是一种比较理想的解调法，同其他方法相比，其精度更高，误差更小。
AD6620是美国ADI公司生产的数字下变频信号处理器，采用数字混频正交变换完成数字解调功能，在通信、雷达等电子设备中得到了很好的应用。本文将AD6620成功地应用到超声频谱多普勒成像中，完成了其硬件设计和软件编程。
频谱多谱勒系统中的正交解调部件
超声频谱多普勒系统分为正交解调，距离选通和频谱分析3个部件，它们都受一个CPU控制，需要与该CPU通讯。其中，正交解调部件由一个数字下变频器AD6620实现，它的原理框图如图1所示。
接收到的回波信号放大后可表示为：
x（t）=A（t）cos[w0t+φ（t）]
把x（t）分成两路分别与2cosw0t与-2sinw0t相乘，并用低通滤波器滤除其高频成份，可得上通道的输出为：
VA’（t）=A（t）·cos[w0t+φ（t）]×2cosw0t
= A（t）·cosφ（t）+A（t）·cos（2w0t+φ（t）]
低通滤波后的输出为：
VA（t）=A（t）·cosφ（t）
同时可得下通道的输出为：
VB（t）=A（t）·sinφ（t）
将VA（t）和VB（t）合成复值信号V（t）=VA（t）+jVB（t），就可以进行后面的距离选通、频谱分析等处理。
数字下变频器AD6620
AD6620主要有以下特征：16位线性比特补码输入（另加3比特指数输入）；单信道实数输入模式最大输入数据率高达67MSPS，双信道实数输入模式与单信道复数输入模式最大输入数据率高达33.5MSPS；具有可编程抽取FIR滤波器与增益控制，抽取率在2-16384之间可编程，具有并行、串行两种输出模式，并行模式为16位补码输出。
AD6620主要由4个内部信号处理单元组成，频谱变换单元、二阶固定系数梳状滤波抽取滤波器（CIC2）单元、五阶固定系数梳状滤波抽取滤波器（CIC5）单元和一个系数可编程的RAM系数抽取滤波器（RCF）单元。
方案设计
算法设计
在AD6620中，输入信号为14位的数字信号，它分别与两路32位解调信号cos（2πnf0/fs）和-sin（2πnf0/fs）相乘得到上下两路输出，分别为VA’和VB’，保留结果的高18位，然后经过两级级联CIC滤波器抽取滤波，输出经过低通滤波，最后得到两路16位输出信号Vs和Vb。
低通滤波器的设计要综合考虑信号的能量和信噪比，通带增宽可以增强信号能量，但也会增大误差，阻带的截止频率和衰减必须能够有效地抑制高次谐波和其他高频噪声的干扰。本文采用的滤波器的通带截止频率为400KHz，阻带截止频率为1.2MHz，阻带衰减大于50dB。
在本系统中，CIC2、CIC5和RCF的抽取率分别为2，4、1。它们的传递函数分别为：
值得注意的是：以上传递函数所对应的采样率是不同的，假设AD6620输入数据的采样率为25MHz，则HCIC2对应的采样率为25MHz，HCIC5对应的采样率为12.5MHz，HRCF对应的采样率为3.125MHz，若要得到它们级联后总的频率特性，需要将它们的采样率统一折算到25MHz。折算后的传递函数为：
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