无源侦察传感器宽带信道化接收技术研究
雷达对抗原理 习题答案
i =1 N
Tri − τ i ) Tri
N N N N τ1 + τ i τ +τ τ +τ τ +τ i ) + ∏ (1 − 2 i ) + ∏ (1 − 3 i ) + ...... + ∏ (1 − N ) Tri Tri Tri Tri i =1,i ≠ 2 i =1, i ≠3 i =1, i ≠ N
jφ D 解： A ± 1 = m ⋅ ⋅ 2 2 2π sin ω x ± λs 2π ωs ± λs F λ0T fs D D 3.25 = = 5µ s vs 0.65 vs fs
λs =
空间位移
ξ +1 = ξ− 1 =
1 T ∆f = 1 τ τ ≥T τ <T
Ta = 65
Ω a = 360 o
Tr = 1.2 × 10−3 s
Ω AoA = 360o
TR = 2min = 120s
Z =1
（1）慢可靠搜索 θ Ta ≤ TR ⋅ r Ω AoA
Ta ⋅ θa ≥ E ⋅ Tr Ωa
6≤
θr 3
θ r ≥ 18o
≥ Z × 10−3 × 1.2
θ r min = 18o
在 0 °, 60 ° ,120 ° ,180 ,° 2 4 0 ,° 3 0 0 ° 上误差最大。 这时， R =
12θ S θr
2
×
θS ， θS = θr 2
⇒ R =6
最大误差 dϕ = 1.29 × 6 + 10 = 17.74 ° 最小误差 dϕ = 10°
在 3 0°, 9 0°, 1 5 0°, 2 1 0°, 2 7 0°, 3 3 0° 上误差最小。这时， R = 0 （3）当 N = 4 时， dϕ = 1.29R +
无源探头 高带宽 原理
无源探头高带宽原理无源探头是一种广泛应用于通信、雷达和无线电领域的设备，用于接收电磁波信号。
它的主要特点是具有高带宽，能够接收宽频段的信号。
本文将逐步介绍无源探头的原理及其工作原理。
一、无源探头的基本原理无源探头的基本原理是利用接收电磁波的天线将信号转换成电信号，然后通过放大器进行信号增强，最后经过适当的处理得到有用的信息。
无源探头与有源探头的主要区别在于，无源探头没有自带的电源和发射源，它完全依靠外界电磁辐射来提供信号。
二、无源探头的工作原理1. 天线接收信号无源探头中的天线是接收信号的关键部分。
天线的设计和选择会对无源探头的性能产生重要影响。
一般情况下，越宽带的天线能够接收到更多频率范围内的信号。
2. 信号转换天线接收到的电磁波信号会被转换成电信号。
这通常通过将电磁波信号耦合到一个传输线上来实现，传输线将电磁场中的能量转化为电压或电流信号。
3. 信号放大转换后的电信号很弱，需要通过放大器进行信号增强。
放大器是无源探头中非常重要的组成部分，它能够提高信号的强度和质量。
4. 信号处理对于无线电、雷达等应用场景，信号处理是非常关键的一步。
信号处理的目标是根据具体的应用需求对信号进行解调、解调或其他处理，以提取有用的信息。
三、无源探头的高带宽特性无源探头具有高带宽的特点，这使得它能够接收广泛频率范围内的信号。
这种高带宽特性可以通过以下几个方面来解释：1. 优化天线设计无源探头的天线设计需要考虑到宽频带的接收要求。
通常采用宽频带的天线结构，如饵(引子)，让天线能够捕捉来自不同频率范围的信号。
2. 宽带放大器在无源探头中，放大器负责放大接收到的信号。
为了实现高带宽，需要选择宽带放大器，并且保持其性能在整个频率范围内稳定。
3. 硬件和软件的结合无源探头的高带宽特性还与硬件和软件的结合密切相关。
很多无源探头都使用数字信号处理技术，通过软件算法来实现对广泛频率范围内的信号进行处理和分析。
综上所述，无源探头是一种高带宽的设备，利用天线接收电磁波信号并将其转换成电信号，经过放大和处理后，能够提取出有用的信息。
宽带数字信道化接收机综述
宽带数字信道化接收机综述作者：郑保佐来源：《数字技术与应用》2018年第05期摘要：本文分析了数字信道化接收机的系统结构，研究了数字信道化接收机技术的发展趋势。
关键词：宽带；数字信道化接收机；处理技术中图分类号：TN851 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）05-0037-01数字信道化接收机是一种基于数字信道化滤波器组形成的结构设计模式，它可分为不同的类型，而数字信道化接收机在实践中具有一定的灵活性，可以提升工作效率。
1 数字信道化接收机的系统结构1.1 单通道的数字信道化接收机单通道的信道化接收机主要是通过不同接收机并联形成不同的信道接受模式，通过构建多通道的数字信道化接收方式，不同的子信道的接收机结构相对较为完整。
1.2 中频数字信道化接收机中频数字信道化接收机是一种基于模拟混频器和滤波器进行信道的划分整理，利用采样以及数字信号处理的方式加强控制管理的结构模式。
但是，此种模式缺乏稳定性与灵活性。
而DDC类型的数字信道化接收机，可以对射频信号进行采样，在利用数字混频以及滤波对信道进行划分，这样就可以凸显数字电路以及数字信号的优势特征，但是此种模式在系统接受宽带以及动态范围的过程中会受到ADC的性能限制与影响。
单通道的数字信道化接收机的子信道是独立的，可以对其进行独立的设计，且灵活性相对较高，系统中的硬件资源利用效率则相对较低，在其需要数目种类较多的子信道的时候，就会导致硬件资源过度消耗，其结构相对较为复杂，而单通道的数字信道化接收机职能在少量的子信道系统中应用[1]。
1.3 FFT类型的的数字信道化接收机快速傅里叶变换是一种应用较为频繁的信道技术，而通过FFT则可以构建平频域滤波器，进而对频域信道进行分析。
但是频域滤波器的频率呈现Sinc函数，其阻带衰呈现减低的状态，对此，可以利用视域家窗户的方式增强滤波器组的整体性能，也就是一种将STET作为核心技术的信道化接收机类型，此种数字信道化结构在实践中运算效率相对较高，且其系统相对较为简单，可以保障接收机分布均匀的效果。
宽带数字通信接收技术研究
龙源期刊网
宽带数字通信接收技术研究
作者：苟亚男
来源：《现代电子技术》2012年第14期
摘要：为了解决宽带数字通信系统多信道同时接收问题，这里针对宽带无线数字通信接
收技术展开了深入研究，在研究信号采样理论的基础上，推导并给出了一种适用于宽带无线数字通信接收系统的多通道信道化高效模型。
该模型利用原型滤波器的设计，在保证了滤波性能的同时获得了较少的阶数，降低了资源占有率，计算机仿真验证了该模型的正确性。
该模型和传统模型相比有较少的计算量，适合于工程化应用。
关键词：超宽带；数字通信；带通采样；原型滤波器。
光纤通信网络中的信道估计与通信技术研究
光纤通信网络中的信道估计与通信技术研究引言：随着信息时代的发展，人们对高速、高容量和低延迟的通信需求越来越迫切。
光纤通信技术作为目前最先进的通信技术之一，具有带宽大、传输距离远、抗干扰能力强等优势。
在光纤通信网络中，信道估计是实现高性能和可靠性的关键技术之一。
本文旨在研究光纤通信网络中的信道估计与通信技术，并探讨其在实际应用中的相关问题。
一、光纤通信网络中的信道估计技术1. 信道估计的概念和意义信道估计是指通过已知的信号和接收到的信号，估计信道的状态和特性，用于解调和恢复信号。
在光纤通信网络中，光纤作为信号的传输介质，信道估计对于提高通信质量和提供可靠的通信服务至关重要。
2. 常用的信道估计技术（1）最小二乘（Least Squares）方法：通过最小化残差平方和的方式估计信道参数，是一种常用的线性估计技术。
（2）Kalman滤波器：利用卡尔曼滤波器进行信道状态的递归估计，可提供更加准确的估计结果。
（3）基于模型的估计方法：通过建立信道模型，利用已知信息对信道参数进行估计。
二、光纤通信网络中的通信技术研究1. 光纤通信网络中的多路复用技术光纤通信网络中，由于光纤传输带宽大，可以同时传输多路信号。
多路复用技术应用于光纤通信网络中，可以将多个信号进行合并和解码，实现资源的高效利用。
2. 光纤通信网络中的调制与解调技术调制与解调技术是光纤通信网络中实现信号传输和接收的关键技术。
在高速光纤通信系统中，调制技术对于提高信号传输速率和降低误码率具有重要意义。
3. 光纤通信网络中的前向纠错技术光纤通信网络中，随着信号传输距离的增加，光纤中的各种信号失真因素也会增加，导致误码率上升。
前向纠错技术可以在光纤中通过添加冗余信息来提高信号的抗干扰能力，从而保证信号的可靠传输。
4. 光纤通信网络中的接收机设计问题光纤通信网络中，接收机的设计是实现高性能通信的关键。
包括接收机的灵敏度、带宽和抗干扰能力等方面的问题，都需要在接收机设计时进行充分考虑。
雷达侦察宽带信号的检测技术
雷达侦察宽带信号的检测技术蔡凡;周霆【摘要】针对分数阶信道化接收机自身的结构特点,提出了一种适用于分数阶信道化接收机的信号检测方法,以满足更低的信噪比环境和不同脉冲宽度的雷达侦察信号.首先研究了时域法、频域法和自相关积累法3种信号检测方法,并对这3种方法进行了对比,在此基础上提出了改进后的自相关积累检测算法,使其适用于检测分数阶信道化接收机的输出信号,并给出了MATLAB仿真结果.最后完成了FPGA中奇偶分数阶信道化接收机系统的实现,完善了接收机系统.【期刊名称】《闽江学院学报》【年(卷),期】2016(037)002【总页数】8页(P45-52)【关键词】分数阶信道化;信号检测;自相关积累;雷达侦察【作者】蔡凡;周霆【作者单位】福州大学物理与信息工程学院,福建福州350116;闽南理工学院,福建石狮362700;福州大学物理与信息工程学院,福建福州350116【正文语种】中文【中图分类】TN953.3;TP751.1随着电子对抗斗争的日益激烈，电子侦察接收机作为雷达反侦察的重要手段之一，被广泛用来截获雷达信号.而现代各种新体制雷达普遍采用低截获概率（LPI）雷达信号设计，使得宽带数字接收机成为了雷达侦察接收系统的研究热点和主流方向［1］.分数阶信道化接收机利用分数阶傅里叶变换（FRFT）对线性调频非平稳信号的聚焦性能，可以将宽带线性调频信号聚焦在一个信道内输出.然而，分数阶信道化接收机由于其自身的特点以及滤波器的非理想性，分数阶信道化接收机在一定的情况下也会出现跨信道的问题.针对分数阶信道化接收机输出的宽带信号检测问题，根据分数阶信道化高效结构的自身特点，研究了时域检测法、频域检测法和自相关积累检测法3种信号检测方法［2］，并提出了改进后的自相关积累检测方法.该方法不仅可以有效地检测分数阶信道化接收机输出的大带宽信号，而且适用于脉宽变化范围大的雷达侦察信号. 雷达脉冲信号在经信道化处理后，会有部分雷达脉冲信号输出，因为只有个别信道才能处理该信号，故可只对经信道处理后的雷达信号进行检测判断.检测信号的方法主要有3种：时域检测法、频域检测法和自相关积累检测法.低截获概率（LPI）雷达发射脉冲的功率更低，对信号检测增加了难度.1.1 时域检测法将信号幅度的模值与固定门限进行比较，从而判断在数据中是否有信号存在，这种是简单的时域检测法.如果能在时域先对信道化输出的数据进行信号检测，那么就能对只含信号的数据串做FFT从而得到信号的频率信息［3］.当数据中只有噪声时，就可以避免对数据做FFT处理，节省了信号处理的时间，有利于提高侦察接收机中信号处理的实时性，但此时接收机的灵敏度将由时域检测法决定.在数字侦察接收机中，单脉冲信号的脉冲宽度和ADC的采样率决定得到的数据点数.可通过多点数据或信号能量累积与门限比较来改进灵敏度.求和法是较为简单的一种方法，它的具体做法是将临近的N个样本点的值进行求和累加（平方值累加或者是绝对值累加）［4］，再与门限比较以确定脉冲起止时刻和脉冲宽度.该方法的计算量小、检测快，更适于硬件实现.在实际工程应用中，可根据不同的指标要求，采用双（多）门限等技术手段来进一步增大时域检测法的检测概率.时域检测法的检测过程简单，只需消耗比较少的硬件资源，但是很容易受到突发干扰的影响从而产生虚警，而且对小信号的检测能力不强，使得信号的参数估计精度下降.1.2 频域检测法频域检测是是采用了FFT算法，对信道的信号进行FFT处理之后再检测［5］.在实际中，低截获概率（LPI）雷达信号，峰值功率比较低，输出信噪比很低，一般都在0 dB以下，甚至是低于-10 dB，针对这种问题采用该方法可有效的将信号从噪声中分离出来，而且可检测出信号的个数.在实际应用中，频域检测法却比较复杂，最优灵敏度难以获得.主要原因有：1）是在信号进行FFT运算时，难以匹配信号和FFT运算的长度.2）FFT运算时，会存在数据的重叠处理问题.因为重叠较少或不重叠处理可能导致部分信息丢失，从而降低FFT输出的幅度值，从而造成接收机系统的灵敏度下降.以不重叠方式对数据点进行FFT如图1（a）所示，以50%重叠方式对数据点进行FFT如图1（b）所示，通过在数据上逐点滑动处理窗可以得到最高的灵敏度，如图1（c）所示，这种方法称为滑动FFT.对FFT的输入数据进行重叠处理，重叠越多，数据利用率就越高，从而提高了有效数据的利用率，但这样很难进行信号的实时处理，且实际应用起来比较复杂，还需要消耗大量的硬件资源，故并不适合信道化后的信号检测.1.3 自相关积累检测法自相关积累检测法是利用信号的相关特性将信号从噪声中提取出来，该方法可在较低的信噪比环境中检测出信号，具有检测概率高，计算量小，实时检测性等特点［6］.对接收机接收到的信号进行分析，设采样后的接收信号为：式（1）中，f为信号的频率；A为信号的幅度，j为信号的相位；ω（i）为均值为0，方差为σ2的高斯白噪声序列，对x（i）进行自相关积累运算，得到：式（2）自相关积累的定义式中，N为积累长度，A2e-j2πf为相关积累后的信号部分，ω′（i）为相关积累后的噪声部分.当N较大时，由概率论的中心极限定理可知，ω′（i）可认为近似于高斯分布，其均值为0，方差为（2A2σ2+σ4）/ N.经过自相关积累后，y（i）的信噪比为：其输出信噪比增益为由此可以看出，在信号数据样本足够的情况下，积累长度N越大，获取的信噪比增益越大，故可以有效的检测出信号.由式（2）可知，y（i）可以通过滑动递推的方法计算得到：从式（4）可以看出，x（i + N + 1）·x（i + N + 2）每计算一个新的y（i）只需要一次复乘和两次复加，计算量将大大减少，而且不随N增大而增加，从而在硬件上可实时检测信号［7］.将每一个进来的信号与上一个时刻进来的信号做共轭复乘，将计算结果存入RAM中，同时另一个自加器不停地将复乘后的结果自加得到y（i），y（i）与当前的共轭复乘的结果复加后，再与储存于RAM 中N时刻之前的值相减，最后得到自相关的结果.自相关检测的实现过程如图2所示.由于自相关积累的延迟作用，对自相关积累求模后的结果要做一定的修正，如图3所示.图3中实线表示自相关运算结果，A、D为信号真实起止点，B、E为检测到信号的起止点，AC = DF = N为相关积累长度.BJ为检测门限，CI是梯形顶部的估计值.1.4 3种方法的比较上述3种信号检测方法各自具有本身的特点，下面将从对信噪比的要求，硬件资源消耗量以及脉冲宽度的判断等方面进行比较，总结得到表1.由表1可以看出来，自相关积累检测法计算量较小，实时性好，不需对接收的数据做分块处理，同时可以比较精确地估计脉冲信号的到达时间和结束时间，是一种比较高效可行的信号检测方法.对分数阶信道化接收机接收到并经过信道化后的信号进行检测是后续信号处理的先决条件.又由于自相关积累检测法具有检测概率高，不易受到突发干扰影响，计算量较小等特点，成为常用的一种信号检测方法.然而，由于分数阶信道化接收机是将一个大带宽的线性调频信号聚焦在一个分数域信道内输出，虽然所输出的大带宽信号在分数域频谱上没有混叠，但是在傅里叶域上频谱是混叠的，故从分数阶信道化接收机的子信道输出的大带宽信号是欠采样信号.对该信号直接做自相关积累会降低检测效果，甚至会出现检测错误.这就使得自相关积累方法在分数阶信道化接收机中得到了应用.根据分数阶信道化高效实现结构可知，最后一级的复数调制序列是为了恢复信号的二次项，在此之前的信号为聚焦后的窄带信号，即频域的混叠发生在最后一级复乘，因此可以去掉最后一级复乘，直接对最后一级复乘前的窄带信号进行信号处理（包括信号检测和参数估计），这对信号的脉冲到达时间（TOA）、脉宽（PW）、PRT、载频的判断并无影响.所以只要我们对最后一级复数调制前的窄带信号利用自相关积累的方法进行检测即可，进一步增大了信噪比处理增益，提高对TOA和PW的测量精度.在雷达侦察中，来自不同雷达辐射源的信号脉冲宽度未知且变化范围大，变化范围可以从0.5～几百μs.而自相关积累的积累长度的选择直接影响信噪比增益.对于长脉冲信号，可以采用大积累长度获得更好检测效果；而对短脉冲，大积累长度可能会比信号的样本数大得多，反而造成检测效果降低.因此不同的积累长度影响着不同的积累效果，我们至少要考虑到其中两个积累长度.第一个积累长度N1要保证信号处理过程中的实时性；第二个积累长度NF，当其匹配脉冲信号的长度时，可以达到最高的信号处理增益.同样的，如果积累长度处于N1和NF之间，可以达到最好的积累增益效果，如图4所示.由图4可知，对于每一个积累长度来说，当信号长度比积累长度短时，积累增益会存在一定的损失；当积累长度与信号长度相匹配时，信号处理增益达到最大值.不同的积累长度影响着不同的积累效果，只有当积累长度和信号长度相匹配时，才有最佳的信号处理增益.理论上，我们可以用具有一定间隔的一系列积累长度来匹配进入到接收机内的信号，而且间隔越小，分辨力就越高，但是实现起来也就越复杂，计算量也越大.而实际应用中考虑到系统复杂度以及硬件资源等多种因素，以两个积累长度为例来对信号进行检测.其中第一个积累长度N1用来匹配接收机系统要求的可检测最短脉冲长度Tmin，取小于且最接近于Tmin·fs/ M（为系统的采样率，M为抽取倍数）的值；分数阶信道化结构已经在一定程度上提高了信噪比，所以对N2的要求并没有那么高，出于硬件资源和积累效果的折中考虑，N2可以选取和N1有一定的分辨间隔的值.采用两个积累长度的信号检测如图5所示. 通过对每个信道进行两支路自相关积累的结果进行比较，有以下几种处理情况：1）当两支路都可以检测到信号时，取两支路测量结果的均值.2）当积累长度为N1的支路检测出信号，而积累长度N2的支路没有检测出信号，取支路N1的测量结果；3）当积累长度为N2的支路检测出信号，而积累长度为N1的支路没有检测出信号，取支路N2的测量结果；4）当两支路都检测不到信号时，说明该信道无信号.仿真实验1：输入信号是载频f0= 100 MHz，带宽B = 100 MHz，脉宽为PW = 10 μs的宽带线性调频信号，脉冲到达时间为TOA = 10 μs，采用8信道8倍抽取的偶型分数阶信道化结构.系统采样频率为fs= 600 MHz，接收机的信噪比为SNR =- 2 dB，虚警概率设为1.5×10-5.利用积累长度分别为N1= 32，N2= 256两支路自相关积累检测法对分数阶信道化的输出信号进行检测，两条支路的检测结果分别如图6（a）和（b）所示.由图6可知，自相关积累利用信号的相关性可以把信号从噪声中有效地检测出来，比幅度检测法的检测概率高，而且在信号样本数足够的情况下，积累长度越长，检测效果越好.仿真实验2：降低接收机的信噪比至SNR =- 10 dB，其他参数和仿真实验（1）中的参数相同，两支路自相关积累检测结果分别如图7所示.通过对比图7（a）和（b）可知，随着信噪比的降低，小点数的自相关积累由于信噪比增益低，检测效果差，基本上检测不出来信号；而大点数的自相关积累能提高更高的信噪比增益，仍然可以检测到脉冲信号的到达时间TOA和脉宽PW.奇偶分数阶信道化接收机的硬件平台主要由一块高速采集信号的ADC和一片大规模的FPGA芯片构成.射频前端经过下变频到中频载波，经过带通滤波后由高速ADC转换为数字信号，并在FPGA中完成数字信号处理.4.1 功能性验证输入信号是载频f0=110 MHz，脉宽T =20 μs，带宽B =100 MHz的宽带线性调频信号，采样率fs=600 MHz，信道数k和抽取倍数M均为8，即每个的带宽为75 MHz.奇偶分数阶信道化接收机是将一个大带宽的线性调频信号聚焦在一个信道内输出，所输出的大带宽信号在傅里叶域上频谱是混叠的，无法对混叠后的频域信息进行信号处理.由奇偶分数阶信道化的高效实现结构可知，最后一级的复数调制序列是为了恢复信号的二次项，在此之前的信号为聚焦后的窄带信号，即频域的混叠发生在最后一级复乘，因此可以直接对最后一级复乘前的窄带信号进行信号处理，这对信号的脉冲到达时间、脉宽、PRT、载频等参数判断并无影响.其输出结果如图8所示.由图8可知，由于接收机的初始工作模式为偶型分数阶信道化接收模式，聚焦后的信号落在滤波器的过渡带上，所以刚开始会出现信号分裂在第1，2信道内.当检测到信号分裂时，工作模式转变为奇型分数阶信道化接收模式，聚焦信号落在第1信道滤波器的通带上，只有第1个信道内有信号输出，且保留了信号的完整信息，有利于后续的信号参数估计.将输出的结果导入到MATLAB中，得到输出信号的频谱图如图9所示.信号位于奇型分数阶信道化结构的第1通道内，由图9可以计算得到输出信号的初始频率为109.76 MHz，脉宽为20.08 μs，与输入信号的参数基本一致，验证了奇偶分数阶信道化的有效性.针对分数阶信道化接收机自身的结构特点，提出了一种适用于分数阶信道化接收机的信号检测方法，修正自相关积累方法在分数阶信道化接收机中得到应用.该技术克服了在传统信道化中由于宽带信号跨信道而造成检测精度低的问题，充分利用了雷达发射信号的特点，并且在分数阶信道化完成后，对输出信号进行自相关积累，通过修正检测出高精度信号.最后的模块功能性验证证明了奇偶分数阶信道化接收模块的可行性，保留信号的完整性，有利于后续信号的参数估计精度.【相关文献】［1］侯印鸣.综合电子战.现代战争的杀手锏［M］.北京：国防工业出版社，2000：132-134. ［2］赵国庆.雷达对抗原理［M］.西安：西安电子科技大学出版社，1999：75-76.［3］ESKELINEN P.Fundamentals of electronic warfare［J］.Institute of Electrical and Electronics Engineers Aerospace and Electronic Systems Magazine，2001：13-14.［4］SCHLEHER D C.Electronic warfare in the information age［J］.Artech House Incorporated，Norwood，MA，1999：1-16.［5］JAMES T.宽带数字接收机［M］.杨小牛，译.北京：电子工业出版社，2002：185-187. ［6］SPEZIO A E.Electronic warfare systems［J］.Institute of Electrical and Electronics Engineers Transactions on Microwave Theory and Techniques，2002：633-644.［7］董晖，毕大平，王冰.宽带数字接收机高速信号处理技术［J］.现代防御技术，2005，33（5）：50-54.。
以无线通信基础对数字信道化技术的研究
以无线通信基础对数字信道化技术的研究数字信道化技术是无线通信系统最为重要的技术之一，文章通过对信道化的划分方式的研究，推导出了一种结构体系，并运用计算机进行模拟验证，证明了该结构体能够运用于实际工程。
标签：无线通信；信道化；划分；结构无线通信行业发展极为迅速，但在技术方面也出现了一些困难与阻碍，例如：无线系统信号通道如何划分、如何分配等问题。
无线通信信道一般是根据不同信号频段的载波频率、信道带宽不同而导致的信号的均匀与不均匀的划分，这种划分方式是目前众所周知的信号的信道划分。
我们以当前最为流行的软件无线电为基础，研究无线通信信道化技术的数字化模型结构，从而推导出了一种实现无线通信信号系统高效运行的信道化结构体系。
1 无线信号信道的划分根据输入信号的形式与可采用的频带将信道均匀的划分K个带域，在每个不同的带域中可以实现各自的数据处理。
这种分类方式具有多通道并行处理数据的特点，传输处理快，高效快捷，节省更多的时间。
2 数字化高校系统机构推导设输入一个信号s（n），信道数为K，则可以从其结构中得到第k路的输出信号为yk（m）={[s（n）*ejωkn]}，第k路信道的调制频率为ωk={k-（2K-1）/4}*2π/K （其中k=0，1…K-1）3宽带数字信道化接收机3.1 目前的宽带数字信道化接收机现状目前唯一种能够满足人们需求的接收机只有可编程门阵列（FPGA）和数字信号处理（DSP）技术的数字信道化接收机，这种接收机具有瞬间宽带、动态范围较大，同时还可以处理多个信号，还能够截获捕捉到监视范围内所有的的可监视信号，因此，宽带接收机广泛应用数字信道化技术。
但是，伴随着大量高性能芯片的出现以及数字器件的高速发展，应用数字信道化的接收机已经出现发展的瓶颈，信道化接收处理数据的时间、对每个信道的分辨率有限等也使信道化接收机的测试精度大大限制。
3.2 基于多相快速傅里叶变换的新型数字信道化结构为了解决数字信道化快速发展瓶颈，一种新的结构被提出，基于多相快速傅里叶变换的新型数字信道化结构，它能够进行实时并行滤波对信号进行检测，并能够使数字信道化结构更加简单、高效，并且具有很强的实用性，其结构运用了流水线工作模式、插值法以及进行多次测量然后取其平均值等方法是信号的测试精度及其频率精度到了大大的保证。
无线传感器网络国内外研究现状概要
无线传感器网络国内外研究现状摘要:无线传感器网络(WSN综合了传感器技术、微电子机械系统(MEMS嵌入式计算技术.分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时感知、采集、处理和传输各种环境或监测对象的信息.具有十分广阔的应用前景,成为国内外学术界和工业界新的研究领域研究热点。
本文简要介绍了无线传感器网络的网络结构、节点组成,分析了无线传感器网络的特点及其与现有网络的区别。
进而介绍现有无线传感器网络中的MAC层技术、路由技术、节点技术和跨层设计等关键技术。
最后展望无线传俄器网络的应用和发展并指出关键技术的进步将起到决定性的促进作用。
关键词:无线传感器网络节点MAC层路由协议跨层设计Abstract: Wireless sensor network (WSN is integration of sensor techniques, Micro-Electro-Mechanical Systems, embedded computation techniques, distributed computation techniques and wireless communication technique. They can be used for sensing, collecting, processing and transferring information of monitored objects for users. As a new research area and interest hotspot of academia and industries, Wireless Sensor Network(WSN has a wide application future. This paper briefly introduced the wireless sensor network of networks, nodes, the analysis of the characteristics of wireless sensor networks and the differences wihthe existing networks. And the MAC layer technology, routing technology, joint cross-layer design technology and key technology are introduced . At last the prospects of wireless sensor network are discussed in this article.Key Words: Wireless Sensor Network, node, MAC, routing protocol, Cross-layer design一、概述随着通信技术、嵌入式计算技术和传感器技术的发展进步,包括微电子机械系统(Micro-Electro-Mechanical Systems,MEMS以及相关的接口、信号处现技术的飞速发展和日益成熟,具有感知能力、计算能力和通信能力的微型传感器网络引起了人们的极大关注。
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无源侦察传感器宽带信道化接收技术研究王海滨;解传军;梁明珅【摘要】Channelized receivers is the core of passive reconnaissance sensor system,a math model for channelized receiver based on polyphase filtering structure and a multichannel simulation system is designed based on this model,the extract,filtering and FFT modules are designed based on FPGA,the contradiction between signal high-speed real-time processing and FPGA processing speed is solved. At last,the simulation experimental results verify the model and system realization is correct.%信道化接收机是无源侦察传感器系统的核心，研究了基于多相滤波结构的信道化接收机的数学模型，并由此模型设计了一个多信道模拟系统，利用现场可编程门阵列（ FPGA）对抽取、滤波、快速傅立叶变换（ FFT）等模块进行了设计，解决了信号高速实时处理与FPGA处理速度之间的矛盾。
最后用仿真实验结果验证了模型和系统实现的正确性。
【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P73-75,78)【关键词】无源侦察;传感器;多相滤波【作者】王海滨;解传军;梁明珅【作者单位】海军航空兵学院，辽宁葫芦岛125001;海军航空兵学院，辽宁葫芦岛125001;哈尔滨工程大学信息与通信工程学院，黑龙江哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TN971电子侦察是电子对抗中一个非常重要的领域，作为一种新型的无源侦察传感器，在军事领域起着至关重要的作用，无源侦察传感器具有比雷达更大的作用距离，可在更大的范围内发现目标，已经成为飞机不可缺少的传感器。
随着雷达技术的飞速发展，电子对抗面临越来越复杂的信号环境，而作为无源侦察传感器中的侦察接收机也经历了几个发展阶段，从早期的模拟接收机发展到窄带中频数字接收机[1]。
随着数字信号处理技术和相应器件水平的提高，宽带数字侦察接收机逐步发展起来，宽带数字侦察接收机具有设备量小、算法灵活、功能易于扩展等优点[2]。
在实现宽带接收机时，存在最主要的问题就是如何在处理器中实时地处理高速A/D转换器采集到的辐射源信号。
一般传统的数字信道化接收机采用短时傅里叶变换技术，这种结构的数字接收机在具有高时频分辨率的需求时，对处理器的处理速度提出了更高的要求。
本文主要研究在传统接收机的基础上引入了多相滤波的结构，并给出了基于现场可编程门阵列(FPGA)的系统实现方法。
1.1 无源侦察传感器系统组成无源侦察传感器能通过侦收、测量、分析确定辐射源的信号特征，进而确定目标平台的类型[3]。
无源侦察传感器系统的主要组成如图1所示，主要包括侦察接收天线、侦察接收机、信号处理单元、数据库、显示告警单元以及电源组成。
其中,侦察接收机是侦察传感器中的核心单元，能对天线接收到的信号放大、变频和参数测量，并经过数字采样后变成数字信号，作为信号处理机的输入信号。
1.2 多相滤波的基本原理对于信道化接收机而言，其抽取器位于滤波器之后，所以,当抽取率很大或者滤波器的阶数很高时，计算效率将成为限制系统性能的重要因素[4]。
图2给出了基于低通滤波器组的实信号信道化接收机的实现结构。
这里，引入多相滤波器结构，多相滤波结构是从抽取滤波转换而来的[5]，其本质是将传统抽取滤波中先滤波、再抽取的处理过程，通过数学推导，变换为先抽取，再滤波的过程，这样就大大降低了计算量。
从图2中可以看出:多相滤波器是由D组按一定方式抽取而成的通用有限冲击响应(finite impulse response,FIR)子滤波器组成的。
实现多相滤波器设计的步骤为：首先按照抗混叠滤波器的参数要求[6]，按照一定的设计准则，根据原型理想低通滤波器的频率响应确定所需要的滤波器类型和阶数N，得到对应冲击响应h(n)，然后根据式(1)确定多相滤波器hk(n)=h(nD+k),k=0,1,2,…,D-1.1.3 改进后的实信号信道化接收机建模由图2可得到第k信道的输出为其中，yk(m)为经过抽取后的第k路输出信号。
定义则有假设xp(2m)=⎣Sp(2m)ejωk2mD」·hp(2m),则将代入式(5)、式(6)中得其中改进后的信道化接收机数学模型可以根据上述公式得出，如图3所示。
对于多通道数字接收机的实现方法，既可以通过多通道数字下变频来实现，也可以由数字信道化接收机来完成[7]。
对应的数字信号处理器件主要有数字下变频(DDC)芯片和IP CORE，而DDC芯片主要是针对窄带数字接收机，如INTERSIL公司的HSP50216，其最高输入数据率为70 MSPS，能处理的最大信号带宽为1 MHz，NCO分辨率为0.012 Hz，通道数为4，最大抽取数为65 536，可以实现对AM,FM,BPSK,QPSK,FSK和DPSK等调制方式的信号进行处理[8]。
一般情况下,DDC芯片的处理速率在100 MSPS左右，50 MHz带宽，通道数一般为4，显然,在雷达信号测量时是满足不了需求的。
IP CORE则可适用于窄带和宽带系统，如PENTEK公司的IPC422，可以实现最大处理采样率296 MSPS，最大处理带宽为148 MHz，窄带系列的信道数为32。
尽管IP CORE的使用灵活，指标更高，但适用范围较窄，且价格昂贵[9]。
因此，选用FPGA实现多相滤波数字信道化接收机的功能，此种设计方案具有较好的实用性，并且在类似的设计中具有较强的通用性。
综合考虑以上因素，采用Altera公司Cyclone系列FPGA EP1C6进行多相滤波数字信道化的硬件设计，开发工具为QuartusⅡ。
具体数据流程是将A/D转换后的数字中频信号的载波频段平均分成16个子频段并分别下变频到基带，FPGA主要功能则是实现数据预处理单元、多相滤波器组和快速傅里叶变换(FFT)，采用Verilog HDL进行硬件设计，并通过Modelsim工具进行综合仿真。
通过FPGA来实现多相滤波器组信道化接收机主要根据图3所示的数学模型进行设计。
接收机处理的输入信号带宽为100 MHz，经过A/D转换，带通采样频率为200 MHz，采用多相滤波技术对数字中频信号进行信道划分、下变频、滤波和降速处理。
设计中把信号覆盖带宽分成16个子频带，每个子频带带宽为6.25 MHz，便于后续DFT运算时采用FFT来实现。
经过多相滤波器组信道化接收处理，不同频段的信号被分配到不同指定信道，所接收覆盖带宽内的信号被分配到各个不同的信道进行输出，其余各信道为带外信号。
在系统实现过程中采用QuartusⅡ软件完成对FPGA的逻辑设计，多相滤波信道化接收机的电路结构主要包括延迟抽取、FIR滤波、FFT模块，各个模块均采用Verilog HDL编写。
FIR滤波模块主要实现对各信道信号的滤波功能，每个信道的滤波器均是低通原型滤波器的多相分量，系统设计中多相滤波器组由16个子滤波器组成，每个子滤波器为16阶，原型低通滤波器参数是：通带频率3.2 MHz，阻带截止频率为3.5 MHz，通带纹波1 dB，阻带衰减60 dB，低通原型滤波器阶数为256。
根据多相滤波器组与低通原型滤波器的系数关系，可以得到多相滤波器的各阶系数，滤波器系数量化为16 bits。
信道化接收机的重点则是FFT设计，系统中实现了32点并行基2复数FFT，对于FFT的设计实现采用流水线结构，根据32点蝶形运算算法，在每一级只设置1个蝶形运算单元，由2个累加器和3个旋转因子乘法器组成，前两级运算只涉及加减法运算，后三级运算中涉及到乘法运算，采用流水线结构，能缩短组合逻辑间的延时，从而提高系统信号处理的速率。
为了验证无源侦察传感器信道化接收系统设计的正确性，还进行了仿真实验。
由于要验证信道化接收是否能完成对前端输入信号的预期处理功能，因此,需要给系统输入相应的数字信号，并且数据输入速率为200 MHz，输入的信号为线性调频信号，将已调信号作为作为A/D采样后的数字信号，在QuartusⅡ仿真软件中作为系统的输入信号，并进行综合仿真，得到系统的输出结果，并将其存入。
TBL文件，最后通过读取.TBL文件中的结果数据，绘制出输出信号的波形，仿真结果如图4所示。
图4给出了第6信道输出信号，通过输出结果与输入信号比对，发现通过多相滤波信道化接收机的波形失真较小，并且没有输入信号的其它各信道输出为零。
可见，系统设计的多相滤波信道化接收方法能够很好地实现对宽带信号的接收，从而验证了基于多相滤波宽带信道化接收技术的正确性和可行性。
本文重点研究了基于多相滤波结构的信道化接收机系统的设计技术，FPGA具有高速数据处理能力和大量的乘法器、存储器以及逻辑单元，在数字滤波器设计方面有显著优势，这些都为无源侦察传感器宽带信道化接收技术研究提供了条件。
本文建立了宽带数字信道化接收机模型，给出了采用FPGA对抽取、滤波、FFT等模块进行设计的具体方法，仿真实验验证表明：本文提出的宽带信道化接收技术是正确的、高效的和灵活的。
王海滨(1982-),男,内蒙古赤峰人,讲师,研究方向为电子对抗、信息对抗等。
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