一種寬帶數(shù)字信道化接收機(jī)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

魯艷

摘 要數(shù)字接收機(jī)是目前快速發(fā)展的接收機(jī)技術(shù)，隨著超高速數(shù)字電路技術(shù)的迅速發(fā)展，雷達(dá)接收機(jī)的數(shù)字化的水平越來越高。采用多相濾波和快速傅里葉變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)寬帶數(shù)字信道化接收機(jī)，能夠?qū)拵盘枌?shí)時(shí)濾波、檢測和參數(shù)測量，具有較高的時(shí)頻測量精度。本文結(jié)合某型雷達(dá)的數(shù)字接收部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真，驗(yàn)證了該模型的有效性。

【關(guān)鍵詞】多相濾波 信道化接收機(jī)

隨著軍事信息化技術(shù)的不斷發(fā)展，雷達(dá)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的地位越來越凸現(xiàn)，以前在雷達(dá)系統(tǒng)中采用的可靠性低、抗干擾能力弱、靈敏度低、靈活性差的模擬接收系統(tǒng)己變得越來越不能適應(yīng)。因此，從20世紀(jì)80年代后，研究具有可靠性較高、靈敏度高、靈活性和抗干擾能力較強(qiáng)的數(shù)字接收系統(tǒng)成為了重要的研究主題。

數(shù)字信道化接收機(jī)作為數(shù)字接收機(jī)的最優(yōu)秀的一種，具有獨(dú)特的優(yōu)越性能，其帶寬寬、截獲概率高、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、處理能力強(qiáng)且具有良好的頻率分辨率，可以確保設(shè)定頻段內(nèi)信號的全概率截獲。另外，數(shù)字信道化接收機(jī)設(shè)備量少，體積小，信道均衡性好，因此數(shù)字信道化技術(shù)在寬帶接收機(jī)設(shè)計(jì)中得到了廣泛的重視。

1 數(shù)字信道化接收機(jī)的設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的數(shù)字信道化接收機(jī)信號頻段為88MHz～108 MHz，接收信號為調(diào)頻廣播電視的直達(dá)波或反射信號。利用高速A/D芯片實(shí)現(xiàn)回波信號的直接數(shù)字采樣。該接收機(jī)由前級數(shù)控放大板、功分濾波組件、末級數(shù)控放大板、A/D板組成，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該接收機(jī)主要完成對信號的放大、增益控制、采樣、DDC、數(shù)據(jù)預(yù)處理及信道化處理的功能。接收到的回波信號在經(jīng)前級數(shù)控放大板進(jìn)行抗飽和放大，通過功分濾波組件濾波后分別進(jìn)入末級數(shù)控放大支路進(jìn)行放大處理，放大后信號再經(jīng)過A/D采樣、濾波、數(shù)字信道化處理，采樣后信號（LVDS）經(jīng)數(shù)據(jù)打包后通過光纖輸出給后級信號處理分系統(tǒng)。

2 基于FFT多相濾波的FPGA實(shí)現(xiàn)

在本文設(shè)計(jì)中采用的是快速傅里葉變換（FFT）來實(shí)現(xiàn)多相濾波的信道化劃分，采用64倍抽取，將信號劃分為64個(gè)通道，每個(gè)通道的信號帶寬0.2MHz；原型低通濾波器階數(shù)為1024階。

利用原型濾波器通過時(shí)分復(fù)用方式得到的多相濾波器組的頻域圖如圖1所示，由圖中可知每個(gè)通道的信號帶寬為200kHz，信號帶寬無重疊現(xiàn)象，不會出現(xiàn)頻譜混疊。

3 MATLAB仿真結(jié)果及分析

為驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，利用MATLAB對輸入的兩路隨機(jī)調(diào)頻信號的實(shí)部進(jìn)行仿真來驗(yàn)證設(shè)計(jì)的合理性，輸入的兩路隨機(jī)調(diào)頻信號應(yīng)在第3和第64通道有輸出，圖2給出了1～4、60～64通道的輸出頻譜圖，可以看出通道3和通道64有較強(qiáng)的信號輸出。

通過信道化處理前后的頻域圖對比，可以得出，信號通過該接收機(jī)信道化處理后，能夠很好的還原出原始信號，保留大部分原始信號特征。

4 整機(jī)測試結(jié)果

本數(shù)字接收機(jī)用于以調(diào)頻廣播為外輻射源的雷達(dá)系統(tǒng)，實(shí)際應(yīng)用中共有8路接收機(jī)。整機(jī)測試時(shí)利用校準(zhǔn)源輸出信號經(jīng)功分后送入8路接收機(jī)中進(jìn)行處理，用采集器采集接收機(jī)輸出的數(shù)字信號，導(dǎo)入MATLAB中對信號進(jìn)行分析，在輸入信號頻率處采集信號實(shí)部圖如圖3所示。

由上可以看出，單頻點(diǎn)信號在每個(gè)通道的指定信道完整輸出，信號得以保留，而在其它信道衰減70dB以上。

5 結(jié)論

在本文設(shè)計(jì)中采用的數(shù)字直接射頻采樣技術(shù)，摒除了模擬混頻器和數(shù)字頻率合成器，實(shí)現(xiàn)了接收機(jī)的小型化、集成化、經(jīng)濟(jì)化；并采用高速AD器件，完成了對信號的高速采樣；在數(shù)字處理部分，采用數(shù)字下變頻、多相濾波技術(shù)、基2的快速FFT算法，實(shí)現(xiàn)了接收機(jī)的數(shù)字信道化處理。

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作者單位

航天南湖電子信息技術(shù)股份有限公司 湖北省荊州市 434000