中频正交解调仿真及实现
中频数字化及数字式正交解调
第36卷第5期 电 讯 技 术 Vol.36No.51996年10月 TELECOM M UNICATION ENGINEERING Oct.1996●学术论文与技术报告中频数字化及数字式正交解调*戴庆芬**关键词:正交解调,数字式下变频,正交相位误差,镜频抑制[摘要]本文介绍用数字式下变频法实现中频正交解调的基本原理及主要性能。
一、引 言现代通信或雷达设备为获得高性能,往往在接收端采用正交信道。
传统的模拟混频正交解调方法很难保证正交两路具有精确的幅度一致性和相位正交性,从而引入了不希望有的镜频分量。
此外,模拟元件的老化特性是一项随时间变化的过程特性,难以控制。
模拟电路的温度特性,生产性能重复性等方面都是与数字电路无法相比的。
因此设备尽可能数字化是人们的愿望。
目前设备的数字化已由视频推向中频。
数字化正交解调有很多方法,如FFT法;希尔伯特变换法;直接乘cosx 、sinx 等方法。
近年来有些学者不断完善了一种数字下变频变换算法,使实现时硬设备最少,性能优良。
本文对此类方法进行归纳分析,作如下介绍。
二、数字下变频中频解调器1.实现方法[1]数字式中频解调器实现框图如图1所示。
中频信号中心频率f o ,抗混叠滤波器截止频率2f o ,中频信号经A /D 采样后直接与一个复本振信号相乘,然后经低通滤波器输出。
该滤波器带宽决定于基带信号带宽。
图1 数字式中频解调框图*本文于1996年6月14日收到。
**电子工业部第十研究所,研究员2.数学描述中频信号f I F (t )=A (t )cos 〔2 f o t + (t )〕=A (t )cos (t )cos 2 f o t -A (t )sin (t )sin 2 f o t =I (t )cos 2 f o t -Q (t )sin 2 f o t(1) 中频信号经A /D 取样后为f IF 〔r 〕,r 是中频信号每一同期内样本数。
复本振信号f L O =ex p (-j 0r T )T 是中频信号取样周期(秒), 0为中心角频率。
一种中频数字化正交解调算法分析
２０ 牟第５ ０７ 期
中图分类号 ：Ｎ ５ ．１ Ｔ ９７ ５ 文献标识码 ： Ａ 文章编 号 ：０９ ５２ ２０ ｝５ １７ ２ １０ —２５ ｛０７０ —０３ —０
一
种 中频数 字化 正 交解 调 算 法 分 析
赵玲峰 ，黄 冰 ，马 玲
收机 的性能 。
随着 数字 电路特 别 是 Ａ Ｄ转换 器性 能 的 提 高 ， ／ 使数字化 由视频 推 向中频 。与模拟解 调方 法相 比 ， 一 种基于 中频直 接采 样 的数 字 化正交 解 调方 法成 为 目
ｆ ｎ 混 频 ， 出 Ｙ（ ） Ｙ （ ）再通 过 ＦＲ数字 低 （） 输 ，ｎ 和 。 ｎ ， Ｉ 通 滤 波器 ， 到所需 的基带 信 号 Ｉｎ 和 Ｑ ｎ 。 面 得 （） （ ）下
在 时域对此 解调 过程 进行详 细 的分 析 。 雷达 中频信 号是 一个 窄带 过程 ， 表达 式为 ： 其
Ａｎ ａｇ ｒｔ ｍ ｎ ｌ ｓｓ ｏ ｕ ｄ ａ ｕ ｅ ｄ ｍ ｏ ｕ ａ ｉ ｎ ｉ Ⅱｉ ｉ ｉ ｌ ａ ｉ ｎ ｌｏ ｉ ｈ ａ ａ ｙ ｉ ｆｑ ａ ｒ ｔ ｒ ｅ ｄ ｌ ｔｏ ｎ １ ｇ ｔ ｉ ｔｏ ｄ ａ ｚ
Ｚ ＨＡＯ ｉｇ ｆ ｎ Ｌ ｎ —ｅ ｇ， ＨＵＡＮＧ ｉ ｇ， ＭＡ ｎ Ｂｎ ｉ Ｌ ｇ
（ ｅａｕ ｅｔ ｆ ｏ Ｄ ｐ ｒ ｎｎ ｍｍｕｉ ｔ ｎａ ｄＩｆｒ ｔ ｎｉｅｒ ｇ Ｇｕｉ ｎｖｒ ｔ ｏＣ ｎｃｉ ｎ ｎｏｍａ ｏ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｉｎＵ ｉ ｓｙｏ ａｏ ｉ ｎ ｎ ｎ ｌ ｅｉ ｆ
Ｅｅｔ ｎ ｅ ｎ ｌ ｙ Ｇ ｉｎ５ １０ ， ｈｎ ） ｌ ｒ ｉ Ｔ ｃ ｏ ｇ ， ｕｌ ４ ０４ Ｃ ｉ ｃｏ ｃ ｈ ｏ ｉ ａ
一种调频信号数字正交解调方法
研究与开发
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一种调频信号数字正交解调方法
祝林啸， 吴嗣亮
（ 北京理工大学 信息科学技术学院， 北京 "###%" ）
!
摘! 要： 本文提出了一种对调频信号进行数字解调的方法。该方法利用 ,,- 产生的数字正交载波 将调频信号进行数字下变频， 利用 ./0 抽取滤波器和数字微分器在基带进行信号处理，从而得到调 制信号。仿真结果显示， 该方法在较低信噪比环境下能够准确地恢复调制信号。 关键词： 数字信号处理； 调频信号； 正交解调； ./0 抽取滤波器； 数字微分器； 中频采样 中图分类号： 12&""3 4) ； 12&*43 *)! ! 文献标识码： 5
［ >， ?］ ;41<8= 积分器之间 ， 因此可以利用插值法得到频
从式 （ )" ） 可以看出， 这种二阶低通数字微分器
实际上可以利用一个 $$+ 滤波器来实现。图 " 给出 了该数字微分器的幅频响应与理想微分器的幅频响 应特性， 图 # 则给出了该二阶数字微分器与理想微 分器幅频响应的误差。从图 # 中可以看出， 该二阶 数字微分器在二分之一 BCDE1’% 频率范围内的误差 不超过 AH IQ 。 实际应用中， 可以根据调制信号频率和信号采 样率的关系适当选择参数 8 的值使数字微分器在低 频范围内具有更高的精度。例如，当 8 的取值为 AH @(@( 时， 设计出的数字微分器在三分之一 BCDE1’% 频率内误差不超过 AH AIQ 。因此， 在信号过采样率 较高的情况下， 可以适当增大 8 的取值， 这样可以使 设计出的二阶数字微分器在较低的频率范围内得到 更高的精度。
雷达信号的数字化中频调制解调算法仿真
计算机仿真
ห้องสมุดไป่ตู้
2019年 6 月
雷达信号的数字化中频调制解调算法仿真
赵玲峰 (广西大学行健文理学院，广西南宁530005)
摘要:研究一种有效的雷达数字化中频信号的调制解调算法对卫星探测、航空航天、海上救援等工作具有重要意义。针对当 前算法存在雷达数字化中频信号解调结果失真严重，误比特率较大、抗干扰性不强的问题，提出一种基于D S P 的雷达数字 化中频信号解调算法，通过对雷达中频信号数字化处理和展开，分别利用单音信号对雷达数字化中频信号进行调幅和调频， 同时给出了能够实现雷达数字化中频信号的正交调制的条件，实现了信号调制。在上述获得雷达数字化中频信号调制结果 的基础上，利用相干解调方法将调制信号与余弦载波信号和正弦载波信号分别相乘，并将其中关于高频信号的成分进行过 滤获得解调后的信息码。为了改善原有解调算法存在的问题，对输入的初步解调后的雷达中频模拟信号进行采样，在综合 考虑实际电路的可行性和解调算法的可行性条件下，对中频信号进行进一步数字化处理并做DCT变换。根据变换后雷达 数字化中频信号所具有的特点解调出原始信号波形，完成解调。仿真结果表明，所提方法具有较强的抗干扰性能，解调结果 只有微小失真，基本能够满足实际应用要求，且误比特率较小。 关键词:雷达信号;数字化;中频信号;调制；解调 中图分类号:TP309 文献标识码： B
Radar Signal Digital IF Modulation Demodulation Algorithm Simulation
ZHAO Ling - feng
( Xingjian College of Science and Liberal A rts, Guangxi University, Nanning Guangxi 530005, China)
2FSK正交调制解调的设计与仿真实现
2FSK正交调制解调的设计与仿真实现摘要：通信技术的发展为现代沟通交流提供了很大的便利，通信仿真技术是对设计的通信系统进行模拟仿真的一门科学技术，以提升系统的可用性。
现代通信系统分为无线通信和有线通信，在各个领域发挥越来越重要的作用，MATLAB是实现通信仿真的重要技术手段，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境。
利用它可以构造各种复杂的模拟、数字、数模混合通信系统和各种多速率系统，也可用于各种线性或非线性控制系统的设计和仿真。
它是一个强有力的动态系统分析工具，可进行包括数字信号处理系统、模拟与数字通信系统、信号处理系统和控制系统的仿真分析。
关键词：2FSK正交调制解调；设计应用；仿真1.MATLAB简介MATLAB是目前流行的用于科学研究、工程计算的软件，起源于矩阵运算，并已经发展成为一种高度集成的计算机语言。
MATLAB具有强大的数学运算能力、方便实用的绘图功能及语言的高度集成性，除具备卓越的数值计算能力之外，它还提供了专业水平的符号计算、文字处理、可视化建模仿真、实时控制等功能。
在通信领域MATLAB更是优势明显，因为通信领域中很多问题是研究系统性能的，传统的方法只有构建一个实验系统，采用各种方法进行测量，才能得到所需的数据，这样不仅需要花费大量的资金用于实验系统的构建，而且系统构建周期长，系统参数的调整也十分困难。
而MATLAB的出现使得通信系统的仿真能够用计算机模拟实现，免去构建实验系统的不便，而且操作十分简便，只需要输入不同的参数就能得到不同情况下系统的性能，而且在结构的观测和数据的存储方面也比传统的方式有很多优势，MATLAB在通信仿真领域得到越来越多的应用。
2.数字调制2FSK2FSK信号可以看作两个不同载频的ASK信号的叠加，2FSK调制就是使用两个不同的频率的载波信号来传输一个二进制信息序列。
可以用二进制“1”来对应于载频f1，而“0”用来对应于另一相载频w2的已调波形，而这个可以用受矩形脉冲序列控制的开关电路对两个不同的独立的频率源w1、f2进行选择通。
中频正交解调仿真及实现
中频正交解调仿真及实现
林澄清;赵修斌;王翔
【期刊名称】《舰船电子对抗》
【年(卷),期】2010(033)002
【摘要】针对某型精密进场雷达(PAR)中频相干检波存在的缺点,采用中频采样和正交解调的方法进行数字中频信号处理改进.在Matlab中进行回波中频信号的模拟、平衡式相位检波和数字正交解调的分析仿真,最后结合高速AD9226和复杂可编程逻辑器件(CPLD)技术提出中频数字化的工程设计方法,对工程实践具有一定的参考意义.
【总页数】4页(P79-82)
【作者】林澄清;赵修斌;王翔
【作者单位】空军工程大学,长春,130022;空军工程大学,长春,130022;空军工程大学,长春,130022
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.雷达中频正交解调仿真及实现 [J], 林澄清;赵修斌;张光景
2.基于多相滤波的正交采样零中频数字化接收及QPSK高速解调的FPGA实现 [J], 赵国栋;徐建良
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4.二次雷达数字接收机的中频带通采样和数字正交解调及其实现 [J], 罗丽;黄勇
5.中频数字正交解调接收机的研究及实现 [J], 王学娟; 秦宁宁; 山秀明; 徐保国因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
中频正交采样原理及其实现
多相滤波法仿真
30.1M正弦信号， 40M采样
-64dB
3、插值法
设A/D变换输入的窄带中频信号为：
式中：A(t) 为幅度， 假设采样频率
为中频，
为初相， 为回波脉冲宽度。
以此采样率对窄带中频信号采样，则第N个采样点离散形式为：
式中，
为采样间隔。 将
代入上式得到：
式中：K＝0、1、2……M。
结论：中频信号经过采样后，可交替得到复包络的同相和正交分量， 时间相差一个周期
➢数字方法
直接中频采样＋数字正交相干检波
x(t) BPF
A/D
后续数字 处理
fs
➢实现方法
低通滤波法 多相滤波法 Bessel插值法
xI(n) xQ(n)
带通采样定理
设一个频率带限信号x(t)，其频带限制在 果其采样速率满足：
内，如
n取能满足
的最大正整数（0,1,2,……)，则用
进行等间隔采样所得到的信号采样值能准确地确定原始信
➢准确的解析表示主要用于数学分析，实际中要得到它 是非常困难的．这是因为实现理想Hilbert变换的阶跃滤 波器是难以真正实现的，而相比之下，得到基带信号(零 中频信号)就要容易得多，其实现方法如图下所示，图中 的LPF为低通滤波器。
➢模拟方法实现正交变换的缺点 ：
需要产生正交的两个本振信号cos(w0t)和 sin(w0t)。当这两个本振信号不正交时，就会产生虚 假信号。为使虚假信号尽可能地小(虚假抑制足够大)， 就必须对上述两个正交本振的正交性提出很高的要求
只取正频部分得到一个新信号z(t)．[由于z(t)只含正频 分量，故z(t)不是实信号，而是复信号]，z(t)的频谱Z(f) 可表示为：
10实验十 QPSK实验(正交调制)
实验十 QPSK实验（正交调制）一、实验目的1、学习QPSK中频调制器原理。
2、正交调幅法QPSK中频调制器硬件实现方法。
3、数字中频调制方式与频带利用率。
二、实验仪器1、计算机一台2、通信基础实验箱一台3、100MHz示波器一台4、频谱分析仪一台5、螺丝刀一把三、实验原理QPSK系统在现代数字通信中起过重要作用，由于该系统稳定性好、门限特性好、电路实现简单等优点在数字通信和卫星通信中得到广泛应用。
直至数字通信发展到今天，QPSK系统仍然在进一步广泛应用，例如在无线数据传输系统宽带双向网络的上行信道、卫星电视等。
正交调幅法实现QPSK中频调制器的原理框图如图10-1所示。
主要由5个模块组成：(1)时钟源(2)FPGA组成的“基带信号处理”电路(3)载波发生器(4)正交调制器(5)中频滤波放大图10-1 QPSK中频调制器原理框图调制器的主要技术指标是：(1)信码率8Mb/S(2)中频频率35M（可微调）(3)采用模拟乘法器方式QPSK调制(4)调制输出电平大于500mv四、实验内容及步骤1、在MAXPLUSⅡ设计平台下进行电路设计QPSK调制器中，基带处理电路由2分频器、伪随机码发生器nrz、扰码sc、串并变换sp、四相差分编码ccodera组成，如图10-2所示。
wire图10-2 QPSK调制器基带处理电路FPGA引脚定义：CLK 83 脚（外部16.9M 时钟）1/2cp 37 脚NNRZ 39 脚X 40 脚（并行输出1）Y 48 脚（并行输出2）X11 50 脚（并行输出1送到乘法器12脚）X12 52 脚（并行输出2送到乘法器5脚）参考MAXPLU SⅡ的操作方法进行电路编译和仿真。
2、实验板设置(1)接通SW_6（用短路块），晶体振荡器X1产生16.9344M时钟信号，T8为该时钟频率的测试点。
(2)K2的“1”脚置“ON”。
将16.9344Mc时钟信号送到FPGA第83脚（全局时钟脚）。
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０ 引 言
某型 精 密进 场 雷 达 的 中频 信 号 处理 ， 先 采 用 原 模拟 中频 相干检 波 的 方 法 获取 目标 的相 位 信 息 ， 其
平 衡 式 相 位 检 波 与 单 路 检 波 相 比 ， 然 不 会 出 现 连 虽
２１ ０ ０年 ４月
舰 船 电 子 对 抗
ＳＨ Ｉ ＰＢ０ ＡＲＤ ＥＩＥＣＴＲ ０Ｎ Ｉ Ｃ０ Ｕ Ｎ ＴＥＲＭ ＥＡ ＳＵ ＲＥ Ｃ
Ａ ｐ ．２ １ ｒ ０ ０
Ｖｏ ． ３ Ｎｏ ２ １３ ．
第 ３ ３卷 第 ２期
中频 正 交解 调 仿 真及 实现
林澄清 ， 修斌 ， 赵 王 翔
关 键词 ： 雷达 ； 正交解调 ； 数字 中频 ； 复杂可编程逻辑器件
中 图 分 类 号 ： Ｎ ５． １ Ｔ ９７５
文献 标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ： Ｎ ２１１（０００—０９ ４ Ｃ ３—４３２１）２０７— ０
Ｉ ｅ ｍ ｅ ｉ ｔ ｅ ｕ ｎｃ ｒ ｎｄ ｃ ｌ ｒ Ｄｅ ｏ ｌ ｔｏ ｉ ｕ ａ ｉ ｎ Ａｎｄ Ｒｅ ｌｚ ｔｏ ｎｔ ｒ ｄ ａ ｅ Ｆｒ ｑ ｅ ｙ Ｐｅ ｐｅ ｉ ｕ ａ ｍ ｄｕ ａ ｉ ｎ Ｓ ｍ ｌ ｔｏ ａ ｉａ ｉ ｎ
位 ， 定 目 标 （ ） 一 ２ Ｒ。 ｃ 伽 ， 动 目 标 固 ｔ一 ／ ＋ 运
续盲 相 ， 是点 盲相 依然存 在 ； 但 同时 由于模拟 器件 自
ｌ ｒ ｄ ｍ ｏ ｌ ｔｏ ｆｎａ ｌ ｒｎｇ ｏｒ ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｅ ｉ ｓｇｎ ｍ ｅ ｈ ｏ ｂ ｎ ｎｇ ｔ ｉ ｓ ｅ ａ ｅ ｄｕ ａ ｉ ｎ，ｉ ｌｙ ｂ ｉ ｓ ｆ ｗ ｒ ｈｅ ｎｇ ｎｅ ｒｎｇ ｄｅ ｉ ｔ ｏｄ ｃ ｍ ｉ ｉ ｈｅ ｈ ｇｈ ｐｅ ｄ Ａ Ｄ９２ ６ ａ ｔ ｔ ｃ ｎｉ ｕｅ ２ ｎｄ ｈｅ ｅ ｈ ｑ ｏｆ ｏ ｐ ｅ ｐｒ ｇ ａ ｍ ａ ｅ ｏ ｉ ｄ ｖ ｃ ，ｗ ｈｉｈ ｃ ｍ ｌ ｘ ｏ ｒｍ ｂｌ ｌ ｇ ｃ ｅ ｉ ｅ ｃ ｈａ ｄ ｆｎ ｔ ｒ ｆ ｒ ｎ ｅ ｓ ｅ ｉ ｉｅ ｅ ｅ ｅ ｃ ｍ ｅ ｎ ｎｇ ｔ ｈｅ ｅ ｇｉ ｅ ｒｎｇ ｐｒ ｃ ｉｅ ａ ｉ Ｏ ｔ ｎ ｎ ｅ ｉ ａ ｔｃ ．
（ 军工 程 大 学 ， 春 １ ０ ２ ） 空 长 ３ ０ ２
摘要 ： 针对某型 精密进场雷 达 （ ＡＲ） Ｐ 中频相 干检波 存在 的缺 点 ， 用中频采 样和正交解 调的方法进 行数字 中频 信ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 采
号 处 理 改 进 。在 Ｍａｌ ｔ ｂ中进 行 回 波 中 频信 号 的模 拟 、 衡 式 相 位 检 波 和 数 字 正 交 解 调 的分 析 仿 真 ， 后 结 合 高 速 ａ 平 最 ＡＤ ２ ６ 复 杂 可 编 程 逻 辑 器 件 （ Ｐ ） ９２ 和 Ｃ Ｉ 技术 提 出 中 频 数 字 化 的工 程 设 计 方 法 ， 工 程 实 践 具 有 一 定 的 参 考 意 义 。 Ｄ 对
Ｋｅ ｒ ： ａ ａ ； ｅ ｐ ｎｄ ｃ ｌ ｒ ｄｅ ｙ ｗｏ ｄｓ ｒ ｄ ｒ ｐ ｒ ｅ ｉ ｕ ａ ｍｏｄｕ ａ ｉ ｌ ｔｏｎ； ｇｉａ ｎｔ ｒ ｄｉｔ ｒ ｑ ｎ ｙ； ｏ ｐ ｅ ｏ ａ ｍａ ｄｉ ｔ ｌｉ ｅ ｍｅ ａ ｅ ｆ ｅ ｕｅ ｃ ｃ ｍ ｌ ｘ ｐｒ ｇｒ ｍ —
１ 平 衡 式相 位 检 波 技 术
某 型 雷达 系统 的 中频 信号 可 以表示 为 ： ＳＦ Ｉ ）一 Ａ（） ｅ ｅ ｐ ２ ｆ ｔ （ Ｒ ｛ｘ ［ ｎ ０ ＋ （） ｝ （ ） ］ １ 其 中 频 信 号 为 带 限 信 号 ， 心 频 率 为 ｆ — 中 ０ ３ Ｈｚ 信号 带宽 Ｂ一２ ＭＨｚ ｆ 为 中频 信 号相 ＯＭ ， ， ） （
ＬＩ Ｃｈ ｎｇ ｑ ｎ ＺＨ Ａ０ ｕ ｂｉ Ｗ Ａ Ｎ Ｇ ａ ｇ Ｎ ｅ — ｉ ｇ， Ｘｉ — ｎ， Ｘｉ ｎ
（ ｖａ ｉｎ Ｕ ｎｉｅｒ ｉｙ ｏｆＡ ｉ Ａ ｉｔｏ ｖ ｓｔ ｒ Ｆｏｒ ｅ， ｃ Ｃｈａ ｇｃ ｕｎ １ ０２ Ｃｈ ｎ ｎ ｈ ３０ ２， ｉ ａ）
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