フルディジタル無線& 変復調 実験室

高速 A−D/FPGA/DSP/DDS 搭載基板を
動かしながらしくみを学ぶ
フルディジタル無線&
変復調 実験室
受信部IFフィルタとI /Q データの転送
西村 芳一
1
先月号で,65 MHz でサンプリングされた信号を,
CIC などのダウン・サンプリングの手法を用いて,サ
ンプリング周波数を 63.477 kHz にまで落としました.
今回は,その先の処理を説明します.
63kHz
IF フィルタの設計
フルディジタル無線実験ボード TRX−305 MB の受
信処理では,図 1 のように IF フィルタの定数を変え
る こ と で, 選 択 度 を 選 べ る よ う に な っ て い ま す.
30 kHz,15 kHz,6 kHz,3 kHz の 4 種です.CW モー
ドの場合は 1 kHz になりますが,DSP の中でさらにフ
ィルタリングされて 300 Hz まで狭められます.ここ
でも,FIR フィルタを用いてフィルタリングを行って
います.
最終的な 31.7 kHz のサンプリングでは,65 MHz の
クロックが 2048 サイクル入ります.ですから,2000
タップ近くのフィルタを実装することが可能ですが,
そこまでフィルタを急峻にする必要はありません.ま
た,それだけ大きなタップ数では,かなり信号遅延が
大きくなってしまいます.
この IF フィルタの設計変更を行えば,自由自在に
IF フィルタ帯域を変えることができます.また,搭
載されている SH−2 プロセッサの力を借りれば,連続
可変の IF フィルタを実装することも可能です.単に
フィルタの係数を変えればよいだけなので,もっとも
簡単に自作できる部分です.
2015 年 4 月号
509タップ
FI Rフィルタ
2
31.7kHz
ROM
30kHz
1/2 ダウン・サンプリング
63 kHz でサンプリングされた信号は,次にまた半
分のサンプリング速度
(31.7 kHz)まで落とします.単
に 半 分 に 落 と す だ け で は な く,IF
(Intermediate
Frequency;中間周波数)
フィルタとして働きます.
Yoshikazu Nishimura
ROM
15kHz
フィルタの
係数
ROM
6kHz
ROM
3kHz
ROM
1kHz
図 1 フルディジタル無線実験ボード TRX−305MB は IF フィル
タ(1/2 ダウン・サンプリング)の定数を変えることで選択度を調
節できる
■ 係数出し
● 3 kHz 帯域用
509 タップの IF フィルタを作ってみました.帯域は
3 kHz,通過域は 1.25 kHz です.フィルタの係数の計
算は,先月号と同じ Matlab の FDATOOL を使い
ました(図 2).私の作った無償版の FIR フィルタ設計
ソフトウェアを使っても求まります.
マ イ ナ ス の 周 波 数 成 分 を 合 わ せ る と, 通 過 域 は
2.5 kHz になります.− 100 dB の減衰になる阻止域の
周波数は,1.85 kHz で設計していますから,マイナス
の周波数を合わせて 3.7 kHz になります.ちなみに,
− 3 dB になる周波数帯域幅は 2.87 kHz です.
▶狭帯域フィルタの問題点…正規化しないと特性が悪
くなる
図 3 に,FDATOOL で設計した 3 kHz の IF フィル
タの係数を示します.このフィルタ設計ソフトウェア
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