CN101408608A - P波段射频宽开数字接收与测向一体机及测向方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种P波段射频宽开数字接收与测向一体机及侧向方法。组成包括高速A/D I1、高速A/D II2、参考时钟3、系统采样时钟4、FPGA5和DSP6；两路射频信号分别送入高速A/D I1和高速A/D II2，高速A/D I1和高速A/D II2通过LVDS接口与FPGA5相连，参考时钟3与系统采样时钟4相连，系统采样时钟4分别与高速A/D I1和高速A/D II2互连，FPGA5通过配置总线与系统采样时钟4相连，FPGA5通过数据线和地址线与DSP6互连。本发明利用高速A/D完成对射频信号的采样，无需复杂的模拟前端，减少了天线与A/D之间的模拟信号处理环节，同时将数字接收与测向结合于一体。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是无线电测向装置。本发明还涉及一种利用本发明的测向装置的测向方法。
(二)背景技术
对于宽频带测向系统来说，由于信号覆盖的频率范围较大，实现宽带信号的射频采样是不现实的。面对这样宽的频率范围以及A/D采样器件的限制，通常采用窄带中频数字接收或宽带中频数字接收的方法，这无疑需要增加微波前端，提高了系统的体积和成本。然而对于P波段信号，采用射频宽开低通采样则无需复杂的模拟前端，可以极大地节省了系统的成本。
中国优秀硕士学位论文全文数据库中2006年公开的哈尔滨工程大学的硕士论文“数字信道化瞬时测频接收技术的研究”、电子科技大学的硕士论文“信道化数字接收机硬件实现技术研究”、中国专利申请号为00811882.5的专利文件中公开的“灵活和高效的信道化器结构”等，虽然介绍了数字信道化方法，但是多数是基于中频采样的，且没有将数字接收和测向结合与一身的。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种无需复杂的模拟前端，减少天线与A/D之间的模拟信号处理环节，将数字接收与测向结合于一体的P波段射频宽开数字接收与测向一体机。本发明的目的还在于提供一种基于本发明的P波段射频宽开数字接收与测向一体机的测向方法。
本发明的目的是这样实现的：
本发明的P波段射频宽开数字接收与测向一体机的组成包括高速A/D I 1、高速A/D II 2、参考时钟3、系统采样时钟4、FPGA5和DSP6；两路射频信号分别送入高速A/D I 1和高速A/D II 2，高速A/D I 1和高速A/D II 2通过LVDS接口与FPGA5相连，参考时钟3与系统采样时钟4相连，系统采样时钟4分别与高速A/D I 1和高速A/D II 2互连，FPGA5通过配置总线与系统采样时钟4相连，FPGA5通过数据线和地址线与DSP6互连。
基于本发明的一种P波段射频宽开数字接收与测向装置的侧向方法为：两路射频信号分别由被高速A/D I 1和高速A/D II 2采样，通过LVDS接口送入FPGA中，FPGA根据P波段内预处理信号的频谱分布，在FPGA内部完成高效数字信道化，针对其预处理波段对应的子带信道，对应的采用数字鉴相算法实现瞬时相位提取，并将两路信号的瞬时相位做差求取相位差，将相位差送给DSP6完成来波入射角度计算。
所述的高效数字信道化方法为：根据P波段预处理信号频谱分布特点，确定合适的子信道带宽，利用原型低通滤波器h(n)和调制复指数将P波段均匀划分为K个子带，并对每个子带进行D倍抽取7、实数转复数8后送入对应的子带滤波器9，对各子带输出乘以对应的复系数10后，送入DFT模块11。
本发明采用多相FFT算法代替DFT实现高效数字信道化，节省了FPGA的资源。
本发明将数字接收与测向融于一身，其实现方法为：数字信道化后采用了CORDIC算法实现数字鉴相，并将相位差送入DSP6进行角度计算。其中对P波段中预处理信号首先根据其频率和相位差计算出角度存放于数据FLASH中，无需每次重复计算，只需一次读取便可得到最终角度值，提高了角度解算的效率。
本发明利用高速A/D完成对射频信号的采样，无需复杂的模拟前端，减少了天线与A/D之间的模拟信号处理环节，同时将数字接收与测向结合于一体。
(四)附图说明
图1本发明的结构组成框图；
图2本发明的高效数字信道化结构框图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：
结合图1，本发明的P波段射频宽开数字接收与测向一体机的组成包括高速A/D I 1、高速A/D II 2、参考时钟3、系统采样时钟4、FPGA5和DSP6；两路射频信号分别送入高速A/D I 1和高速A/D II 2，高速A/D I 1和高速A/D II 2通过LVDS接口与FPGA5相连，参考时钟3与系统采样时钟4相连，系统采样时钟4分别与高速A/D I 1和高速A/D II 2互连，FPGA5通过配置总线与系统采样时钟4相连，FPGA5通过数据线和地址线与DSP6互连。
基于本发明的一种P波段射频宽开数字接收与测向装置的侧向方法为：两路射频信号分别由被高速A/D I 1和高速A/D II 2采样，通过LVDS接口送入FPGA中，FPGA根据P波段内预处理信号的频谱分布，在FPGA内部完成高效数字信道化，针对其预处理波段对应的子带信道，对应的采用数字鉴相算法实现瞬时相位提取，并将两路信号的瞬时相位做差求取相位差，将相位差送给DSP6完成来波入射角度计算。同时结合图2，所述的高效数字信道化方法为：根据P波段预处理信号频谱分布特点，确定合适的子信道带宽，利用原型低通滤波器h(n)和调制复指数
将P波段均匀划分为K个子带，并对每个子带进行D倍抽取7、实数转复数8后送入对应的子带滤波器9，对各子带输出乘以对应的复系数10后，送入DFT模块11。
两路射频信号分别被高速A/D1和2采样，其采样频率由系统采样时钟4提供，参考时钟3为系统采样时钟4提供基准时钟；系统采样时钟4的输出频率由FPGA5通过配置总线控制；高速A/D1和2采样后的数字信号由于数据率可达数百兆，因此利用FPGA5自身的LVDS接口实现高数据率接收。对于数百兆的数据率，FPGA5内部需要将数据率降低后处理，因此在FPGA5内部采用了高效数字信道化来实现数字接收，对于P波段预处理信号的对应子带信道，采用CORDIC算法实现数字鉴相，并将相位差送入DSP6进行角度计算。
图2给出了本发明的高效数字信道化结构框图，该高效结构由滤波器组的低通实现形式等效而得。其组成包括：抽取模块7、实数转复数模块8、子带滤波模块9、复系数乘法模块10、D点复数FFT模块11。根据P波段预处理信号频谱分布特点，确定合适的子信道带宽，利用原型低通滤波器h(n)和调制复指数
将P波段均匀划分为K个子带，每个子带的带宽取决于原型低通滤波器的带宽。对每个子带进行D倍抽取后送入对应的子带滤波器，其中各个子带滤波器是由原型低通滤波器的多相结构得来，并且各个子带滤波器的总阶数等于原型低通滤波器的阶数，和滤波器组的低通实现形式相比，该高效结构的滤波器的阶数将为1/K。对各子带输出乘以对应的复系数后，送入DFT模块，该模块可以采用多相FFT算法代替DFT实现高效数字信道化，节省了FPGA的资源。
Claims (3)
1、一种P波段射频宽开数字接收与测向一体机，组成包括高速A/D I(1)、高速A/DII(2)、参考时钟(3)、系统采样时钟(4)、FPGA(5)和DSP(6)；其特征是：两路射频信号分别送入高速A/D I(1)和高速A/D II(2)，高速A/D I(1)和高速A/D II(2)通过LVDS接口与FPGA(5)相连，参考时钟(3)与系统采样时钟(4)相连，系统采样时钟(4)分别与高速A/D I(1)和高速A/DII(2)互连，FPGA(5)通过配置总线与系统采样时钟(4)相连，FPGA(5)通过数据线和地址线与DSP(6)互连。
2、一种基于权利要求1的P波段射频宽开数字接收与测向一体机的测向方法，其特征是：两路射频信号分别被高速A/D I(1)和高速A/DII(2)采样，通过LVDS接口送入FPGA(5)中，FPGA根据P波段内预处理信号的频谱分布，在FPGA内部完成高效数字信道化，针对其预处理波段对应的子带信道，对应的采用数字鉴相算法实现瞬时相位提取，并将两路信号的瞬时相位做差求取相位差，将相位差送给DSP(6)完成来波入射角度计算。
3、根据权利要求2所述的基于P波段射频宽开数字接收与测向一体机的测向方法，其特征是：所述的高效数字信道化方法为：根据P波段预处理信号频谱分布特点，确定合适的子信道带宽，利用原型低通滤波器h(n)和调制复指数
将P波段均匀划分为K个子带，并对每个子带进行D倍抽取(7)、实数转复数(8)后送入对应的子带滤波器(9)，对各子带输出乘以对应的复系数(10)后，送入DFT模块(11)。
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