一种基于多相滤波器组的信道化接收机设计方法

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WOLA滤波器组信道化接收机技术

WOLA滤波器组信道化接收机技术
x( r )
分组
( m) = X k
∑x
r =0
K −1
m
(r )WK− kr
根据式(5)~(8),得到序列 X k (m) 的计算过程为[6]:
x(r + mD)
加权
傅里叶变换也称为加窗傅里叶变换。即对信号在时 域加窗后再作傅里叶变换, 可以求出信号的局部谱, 离散短时傅里叶变换的定义为 :
X k ( m) =
n =−∞ ∞
∑ h(mD − n) x(n)e
n =−∞

− jwk n
=
∑ h(mD − n) x(n)W
j2 π / K
− kn K
k = 0,1,", K − 1
(1)
式中
wk = 2πk / K ;WK = e
;K为信道数目;D
为抽取倍数。对低通滤波器组,各支路的滤波器完 全相同,硬件上需要实现K组,效率低。式(1)与DFT 变换相似,对其加以改进,可得到信道化接收机的 多相DFT滤波器组结构[1]。令: pi (n) = h(nK − i ) xi (n) = x(nK + i ) i = 0,1," , K − 1 (2) 式中 pi (n) 是滤波器 h(n) 的多相形式。若 D = K ,
x0 ( m)
式(5)中令:
m (r ) = h(−r ) x(r + mD ) y
p0 ( m)
X 0 1 (m) p1 ( m)
K点 DFT
(m) 即为 y m (r ) 的离散傅里叶变换。上式中 m 则X k 变化时,窗不变而输入信号变化。为了采用FFT 算 m (r ) 折叠成为K点序列, m (r ) 每 法进行计算, 将y 把y [2] K点分成一组,然后累加到一起 ,即:

宽带数字信道化接收机综述

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。

基于FPGA的数字信道化接收机的研究及实现

基于FPGA的数字信道化接收机的研究及实现
DFT
1 - _
W ’
图 8 均 匀 D 滤渡器组 的实现框 图 丌
其 中, kn)k ,… …D一1为 h (l ) G (t( :0 1 ) o n 的多相 结构。
利用这个结构我们就可以实现 B范围内带宽为 b 的信号的 全概率截获, B范围内我们将信道均匀分为 D个通道 , 在 每 个通道带宽为 b 。不管信号处于哪一个通道, 我们都可以将
器。
抽取滤波功能。利用多相结构可以将对滤波器的速度要求
降到传统的滤波器的 1D 。 ,2
所 处理 的模拟 中频 信号 的信 号 中心频 率 为 1 7M z —0H, 信号有效 带宽 B为 2 H , M z信号 带 宽 b 50 z 0K z 在 0H 一50 H 可 变 。系统设计 为经过 A 64 采样 ( D64 采样频率 3 . 8 I )我 27 M- , 6 I z
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号的处理只能采用 流水作业 的办法 进行 时分处 理 , 这对 电磁
的滤波器组的处理速度 的压力 降低 。利用频谱搬 移和抽取 滤 波就可 以实现数字下变频 。图 2 为抽取滤波器的实现框 图。
环境越来越复杂的信息化战场是不适应的。解决的方法之一
ccI 1Hcc l( ) l补偿滤波器H多相FR I D I ̄取滤波器 IZ ( ) D
图 2 抽取 滤波器的 实现框 图
在此采用采样 率变换 的多级 实现 。首先 利用 CC滤 波 I
器作 为第一级抗混叠滤 波。CC I 滤波可 以用来实现较高倍率
的抽取 , 以减 轻后续处理负担 。CC滤波器 结构如图 3 I :
当我们取 D=6 N=6 F =3 .6 M- 的时候 , , , s 2 78 I l z 阻带衰减

基于多相滤波结构的高效动态数字信道化接收机设计

基于多相滤波结构的高效动态数字信道化接收机设计

引言
现 代 数 字 接 收 机 研 究 中 , 全 概 率 数 字 接 收 机 是 重 要 的 研 究 课 题 之 一 。传 统 的 数 字 接 收 机 【 , 由
于 信 道 之 间 存在 间 隙 , 当信 号 落 入 信 道 之 间 的盲 区时 ,就 会 导 致 信 号 失 真 。现代 电子 侦 察 中 需要 接 收 机 一 端 能够 实现 全 概 率 ,动 态 地 接 收 信 号 , 以应 对 复 杂 的 电磁 环 境 。基 于 多相 滤 波 结构 的全 概 率 数 字
提 出 了一 种 能 够 高 效 动 态 滤 波 的数 字信 道 化 方 法 , 该结 构 能够 实现 多信 号检 测 以及 重 构 。通 过 重 构信 号 与原 信 号 的 比较 验 证 了该 结 构 具 有 几 乎 完全 重 构特 性 , 并且 在 有 噪声 的情 况 下 ,该 结 构 能 够 提 高输 出 信 号 的信 噪 比 。
z 埘 =∑
q = 0
z - q ∑厅 ( g + 2 M 1 ) z 一 埘
l =0
( 2 )
令E ( z 。 ) = ∑h ( q + 2 M / ) z 埘,则:

( ) : 2 兰 ( : ) 。 一
q= 0
( 3 )
Ap il r ,2 0 1 3
基于 多相滤 波结 构 的高效 动态 数 字信道 化接收 机设 计
王海生 1 , 黄振 2 , 葛 宁
( 1 .清 华 大学 微 电子 学 研 究所 , 北 京 1 0 0 0 8 4 :2 .清 华 大 学 航 空航 天 学 院 ,北 京 1 0 0 0 8 4 3 清 华 大学 电 子 工 程 系, 北 京 1 0 0 0 8 4 )

基于多相滤波器的高分辨率信道化接收机设计

基于多相滤波器的高分辨率信道化接收机设计
第3 5卷 第 1期 2 0 1 3年 1 月
现 代 雷 达
Mo d e r n Ra d a r
Vo 1 . 3 5 No . 1
J a n .2 0 1 3

J l j 发技 术 ・
中 图 分 类 号: T N 9 5 7 . 5 1
文 献 标志 码: A
摘要: 针对无盲区的多相数字信道化接收机 , 综合考虑 了原型滤波器的瞬态响应时间和系统后续处 理速度 , 推导 出选择 滤
波器过渡带宽 的数学公式 , 为信道化接收机的滤波器合理设 计提供了评判标 准。针对信道化 接收机 的频率 分辨率受信 道 带 宽限制 的缺点 , 在系统后续处理 中提出了重叠的离散傅里叶变换 算法 , 减小计算 量 的同时提高 了系统 的实时性 。能 够 灵 活设置单组 D F T运算真分析验证 了该高效设计的可行性 。
Ab s t r a c t : Ai mi n g a t d i g i t a l p o l y p h a s e — s t r u c t u r e s c h a n n e l i z e d r e c e i v e r wi t h n o b l i n d z o n e ,i t i s t h e i f r s t t i me t h a t b o t h t h e s p e e d o f s y s t e m p r o c e s s i n g a n d t h e t r a n s i e n t r e s p o n s e t i me o f i f l t e r a r e c o n c e r n e d,a n d ma t h e ma t i c a l f o r mu l a i s o b t mn e d t o c h o o s e t h e b e s t

多相滤波器组信道化接收机的FPGA仿真实现

多相滤波器组信道化接收机的FPGA仿真实现

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巾 国 集 成 电 路
C hi na nt I egr ed IGul at C r t
设计
个原型理想低通滤波器 h ) n 的频率响应为 :
H m ) ≤ ( 1 )
然而 , 上述的低通型实现结构实现起来是 比较 困难的 , 尤其是信道数多 , D值很大时 , 图中的低通
1 引言
FG P A在硬件结构描述上具有极 大的灵活性 ,正适
合于这种需要并行处理的理论 ,所 以本文选择 F — P A对其进行 了实现。实验的结果显示 , 设计达到了 在软件无线 电理念逐渐兴起的最近几年 中, 基 G 于多相滤波器组的信道化接收机理论正受到越来越 预期的要求 。
滤波器阶数可能会变得很 大, 若每信道配一个的话 ,
实现效率更低。多相滤波实现法 的出现就解决 了这 则低通型实现的实信号滤波器组结化接收机
示:
【o , 其它
的结构如图 2 所示 。
图 2中第一个乘法器 的本振信号 , D为偶数 当
Z HAO W e i ANG ig I iwe W Jn L — i We
(aa a t e n e i , i n gD ln162 ) D i M ri i rt L oi , aa 10 6 l n i U v sy a n m i
Ab ta t T e c a n l e e ev rte r esi rgn l d a tg so l s n l xrciga d s mpert sr c : h h n ei d rc ie h o yg t s oiia v n a e n mut i a ta t n a l ae z t a i g e n
多的重视。 过去主要是军用 , 实现在复杂的战场电磁

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

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。

容差判决和参数估计结合解决信道化接收机跨信道问题

容差判决和参数估计结合解决信道化接收机跨信道问题

容差判决和参数估计结合解决信道化接收机跨信道问题王阳;徐忠伟;程嗣怡【摘要】大带宽信号通过信道化接收机后会在多个信道内产生输出,出现跨信道问题.如何快速有效地解决跨信道问题具有十分重要的意义.文章分析了相邻信道输出信号间的时间关联关系,提出了判断多信道输出信号是否来自同一辐射源的判定准则,以及一种可靠的信号时间参数估计方法,能够简便有效地解决跨信道问题.仿真结果显示:在接收机系统参数固定的情况下,能够有效地进行辐射源的同一性判定,当信噪比大于-3 dB时,参数估计算法具有较高的精度,其中脉冲幅度的相对误差不超过7%.【期刊名称】《空军工程大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2015(016)002【总页数】6页(P61-66)【关键词】信道化接收机;跨信道问题;时间关联关系;参数估计【作者】王阳;徐忠伟;程嗣怡【作者单位】空军工程大学航空航天工程学院,西安,710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安,710038;空军工程大学航空航天工程学院,西安,710038【正文语种】中文【中图分类】TN97;V243在雷达侦察系统中,信道化接收机因为具有宽输入带宽、高频率分辨力、大动态范围、多信号并行处理能力以及对大量信息的实时处理能力,从而在电子侦察领域有着广泛的应用[1]。

由于接收机接收到的都是非合作信号,接收信号带宽很可能大于单个信道的带宽,造成单信号输入多信道输出的现象,形成跨信道问题[2-3],各个信道输出信号均失真,这将使我们对信号的数量和参数产生误判,造成对辐射源的测量不真实。

如何处理跨信道问题,是研究信道化接收机的关键,目前较常见的有2种方法,一是进行多次信道划分,通过多级处理,使宽带信号最终在一个信道内输出,如两级信道化法[4],可以减小运算量和硬件实现的规模,但该方法并不能真正解决跨信道问题,只是减小了信号跨信道的概率[5];二是从信号重构[6]的角度出发,利用多信道输出恢复出原始信号,如动态滤波器法[7],该方法能够较好解决跨信道问题,但是增加了计算量和结构复杂度,且必须对输出信号是否来自同一辐射源进行判定,而这方面的相关文献还比较少。

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[ 1- 3]
, 较好的灵敏度和动态范
1 高效的多相滤波器组算法原理
多相滤波器组算法原理框图如图 1 所示. 其中 K 为通道的个数 , M 为每个通道的抽取因子 , 这里设 K = FM, F 为正整数 , h0 [ n ] 是多相滤波器组的原型 低通滤波器, 被分解成 K 个多相分量为 E k ( z ), k = 0 , ,K- 1 ,则
Abstract : A desig n m ethod o f channe lized receiver based on poly phase filter is presented . T h is m ethod satisfies th e requirem en ts o f real ti m e and bandw id th in broadband reconnaissance receiv ing system, resolves the contrad iction betw een the high speed A /D chip and low speed d ig ital sig na l processor , and can be easily app lie d in large scale in tegrated c ircu its. And the design o f param etric encoder is in troduced . K eyword s : electronic reconnaissance ; poly phase filter ; channelized rece iv er; para m e tric encoder 在电子战设备中, 电子战侦察接收机通常要求 具有宽频率覆盖范围
M-1
2 模拟仿真及实现
目前 , 高速 A /D 芯片的采样速率可达 1 GH z以 上, 考虑到侦察接收机的中频瞬时带宽一般在 300 ~ 400MH z, 这里将采样率设为 960 MH z , 覆盖带宽 为 480MH z , 分成 16 个信道, 低通原型滤波器为 256
( 4)
1 1 /M - j2 m / M 1 Tk (z e ) = . ! Mm M = 0 )X ( z
脉宽不同的 2 个正弦脉冲信号 ,
2
在通道 3 和通道
在通道 6 的中心, 加入 一定的噪声
后 , 在 M atlab 下仿真, 输出如图 5( 图中只给出了前 8 个通道的输出信号 ), 分别在通道 3 , 4 , 6 有信号输 出 , 其他信道均有较大的衰减. 这样就为后面编码器 的设计提供了真实可靠的信息来源, 有利于简化编 码器的设计 . 可以看到没有信号输出的通道也有很 窄的尖峰输出, 这是由于输入信号的脉冲特性和滤 波器的暂态特性产生的 , 需要加一个最小脉宽检测 电路把他们滤除掉, 再则信号 1 在 2 个通道都有输 出 , 编码器的设计时也必须加以判决 , 编码器是侦察 接收机中最复杂的子系统 , 在这里就不详细讨论了 , 可以参看文献 [ 1- 2 , 4] .
参考文献:
图 4 多相滤波器的等效结构框图 [ 1] ZAH I MI AK D R, SHAR PIN D L, F I ELD S T W. A hard
假设输入载频为 4 的交叠处,
1
= 80MH z 和
1
2
= 120MH z
ware effic ient , m ultirate , d ig ita l channelized rece iver archi tecture[ J] . IEEE T rans on A erospace and E lectron ic Sys tem s , 1998, 34( 1): 137- 152 [ 2] F IELDS T W, SHAR PIN D L , T SU I J B. D ig ital channe lized IFM rece iver[ A ]. IEEE M TT S Internationa l[ C]. [ s. .l ], 1994 : 1667 - 1670. [ 3] 胡广书 . 数 字信 号 处理 ∃ ∃ ∃ 理 论、 算 法与 实 现 [M ]. 北 京 : 清华大学出版社 , 2003 . [ 4] Jam es T su.i 宽带数字接收机 [M ]. 北京 : 电子工 业出版 社 , 2002. [ 5] 杨小牛 , 楼才义 , 徐建良 . 软件无线电 原理与应 用 [M ]. 北京 : 电子工业出版社 , 2001 . [ 6] 辛 明 . 一种高 效数字 信道化 接收方 法 [ J]. 电子 对抗
K-1
围 , 实时信号处理的能力 , 同时到达信 号检测等性 能, 数 字 信 道 化 接 收 机 可 以 获 得 很 好 的 上 述 性 能
[ 4]
. 此外, 数字 信道化接收机实现了 频分和下变
[ 5- 6]
频的作用, 又较好的解决高速 A /D 芯片与低速信号 处理器之间的矛盾问题 . 通常信道化的处理 , 数 字信号经滤波器组, 下变频 , 抽取输出基带低数据率 的信号 , 送入参数编码器. 文中给出了一种基于多相滤波器组原理的信道 化接收机的设计方法. 该方法可以满足宽带侦察系 统实时性和带宽的要求, 较好地解决了高速 A /D 芯 片与低速信号处理器之间的矛盾问题, 并且易于在 大规模集成电路上实现.
F K
根据多相滤波器原理 , 可用 E k ( z ) 替换 E k ( z ) 并且 把 M 倍的抽取器移到多相分量的前面, 如图 2 .
图 3 MAT LAB 生成的滤波器组
为了在对输出信号进行频率测量的时候不造成 测频的模糊, 必须选择合适的 F = K /M 值, 滤波器输 出的处理带宽应该为阻带带宽, 无模糊时 F 必须满 足 F∀2 , 这里选择 F = 2 , 这样在编码器的处理是不
图 5 仿真结果
3 结束语
提出了一种基于多相滤波器组的信道化接收机 高效的设计方法, 不仅较好地解决高速 A /D 芯片与 低速信号处理器之间的矛盾问题 , 而且易于在大规 模集成电路中实现 . 每个通道的处理带宽是滤波器 带宽的 2 倍, 使得后端编码器的设计得到简化 , 文中 对这种设计结构算法在 M atlab 环境中进行了仿真 , 并得到了较好的仿真结果.
1/M
M -1
m= 0
!E
k
(z
K /M
e
M - j2 Km /
e
- j2 Km /M
) (z
1/ M
e
- j2 m / M
) . ( 5)
-k
阶的 F IR 滤波器 , 用 P arks M cC le llan 滤波器设计方 法
[ 3]
. 考虑到滤波器的过渡带的特性 , 采用 1 /2 交叠
因为 F 是一个整数并且 e 变化为 Sk ( z) = E k (z )
图 2 前置 M 倍抽取多相滤波器原理框图
至于产生频率交叠的现象, 会降低编码器设计的难 度. 如果 F = 1 , 固然可以得到最低的信号输出速率 , 但当信号处于滤波器的交叠部分时 , 由于噪声的影 响, 编码器就会产生错误的信道判决, 这对于宽带侦 察接收机是无法接收的 . F = 2 时, 设抽取之后的输入为
( 哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院 , 黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 要 : 提出了一种基于多相滤波器组的 信道化接收机的设计方法 , 该方法可以满足宽带侦察 系统实时性 和带
宽的要求 , 较好地解决了高速 A /D 芯片与低速信 号处理 器之间 的矛盾 问题 , 并且易 于在大 规模集 成电路 上实 现 , 文中还对参数编码器的设计进行了简 要地介绍 . 关键词 : 电子侦察 ; 多相滤波 ; 信道化接收机 ; 参数编码器 ; 中图分类号 : T P393 文献标识码 : A
F M-1
- j 2 Km /M
= 1 , 所以式 ( 5) 可
的方式, 通带带宽为 30MH z , 60 MH z阻带衰减大于 80 dB , 在 MATLAB 下生成的滤波器组如图 3 .
1 1/ M - j2 Km / M 1/ M - j2 m /M - k X (z e ) (z e ) . ! Mm =0
A design m ethod of channelized receiver based on poly phase filter banks
TANG H ong , ZHAO Chun hu,i ZHANG Chao zhu
( Schoo l of Infor m a tion and Comm un ication Eng ineering , H arb in Eng inee ring U niversity , H arb in 150001, Ch ina)
第 33 卷第 6 期 2006 年 6 月

A pp lied

Science


and T echno logy
Vo. l 33, . 1X ( 2006) 06- 0008- 03
一种基于多相滤波器组的信道化接收机设计方法
唐 宏, 赵春晖, 张朝柱
2 lk / j K
.
( 2)
l= 0
= 2 k /K , k = 0 ,
K- 1 . 抽取之后的输
收稿日期 : 2005 - 06- 25 . 基金项目 : 高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划资助项目 ( 2001- 226) . 作者简介 : 唐 宏 ( 1980- ) , 男 , 硕士研究生 , 主要研究方向 : 宽带数字接收机 ; 赵春晖 ( 1965- ) , 男 , 教授、 博导 , 主要研究方向 : 智能信息与图像处理 , E m ai: l zh aochu ihu @ i h rbeu. edu . cn .
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