CN101908858B - 一种宽带接收数字前端处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种宽带接收数字前端处理方法，包括以下步骤：第一步，接收到的射频信号功分成n路，每一路分别进行混频，各路之间混频的频率相差80MHz；之后分别经过处理进入AD进行采样，采样频率为F1，各路均产生中心频率为F2、带宽80MHz的数字中频信号，送入FPGA进行处理；第二步，根据系统的当前信号频率码选择对应的AD输入，并控制DDS产生与此AD采样得到的信号频谱一致的正交数字本振，AD输入的信号与DDS产生的正交数字本振分别相乘后把频谱搬移到零中频，并进行正交分解得到I、Q两路正交的基带信号；第三步，频谱搬移后得到的信号数据流的速率为F1，采用CIC抽取滤波器对此信号进行M倍抽取滤波，得到速率为F1/M的I、Q基带信号，再使用FIR低通滤波器对该基带信号信号分别进行补偿滤波。
Description
技术领域
本发明属于雷达接收技术领域，特别涉及宽带信号接收下变频和处理。本发明还涉及用于无线通信的相关宽带信号接收处理技术。
背景技术
软件无线电思想是20世纪90年代以后出现的一种全新的设计思想，其核心是在通用的通信平台上加载不同的通信软件，以实现不同的通信方式间的转换。理想的软件无线电平台是对天线接收到的模拟信号经过放大后直接采样，实现完全的可编程性。其后所有的信号处理，包括下变频混频，带通滤波，载波提取，IQ解调等都在其后的DSP\FPGA芯片中处理。目前，软件无线电最终的公认标准还未形成，具体实现时还需根据实际技术条件对其结构进行适当调整。
在接收信号数字化、软件化的实现中，数字下变频起着重要的作用。传统数字下变频大多采用专用芯片，其功能大部分已经固化，兼容性差。由于FPGA具有运算速度快、易于编程等优点，使用FPGA设计数字下变频器的方式逐渐被采用。
发明内容
为了实现宽带数字接收，本发明提供了一种基于FPGA的宽带数字中频信号下变频算法。将天线接收到的整个工作频段分为n段进行混频，得到的宽带中频信号。算法根据当前频率码选择相应的频段，控制数字下变频器对宽带中频信号进行数字下变频处理，得到信号的载波。下面通过前端及AD采样、频谱搬移、抽取和滤波三个递进流程（参见图1）对此算法进行详细说明：一．前端及AD采样：一路接收到的射频信号x(t)经过隔离、数控衰减、低噪放后进行功分，产生n路信号分别进行混频。选择第一路信号与F(1)本振混频，第二路信号与F(2)= F(1)+ 80MHz本振混频，以此类推，第n路与F(2)= F(1)+ n×80MHz进行混频。各路混频后的信号经补偿、放大后送至带通滤波器后输出X1(t)，X2(t)…Xn(t)（中心频率F3=F2+F1，带宽80MHz），带通滤波器输出的信号进入AD进行采样，采样速率为F1，得到采样产生数据速率为F1，中心频率为F2，带宽80MHz的数字中频信号X1(n)，X2(n)…Xn(n)。各个频段的中频信号分别经过采样后送入FPGA进行处理。
二．频谱搬移
采样后送入FPGA的信号是中心频率为F2，带宽80MHz的数字中频信号，在FPGA内部，首先通过系统得到当前射频信号的频率，根据此频率所在的频段选择信号所在的DA输入Xn(n)送入数据处理通道，为X(n)。在数据处理通道中要先把此信号进行数字下变频到基带进行处理。采用数字控制振荡器（DDS）产生正交的两路数字本振cos(w0n)和sin(w0n)，根据系统得到的当前信号频率码，控制DDS产生与其一致的数字本振。DA输入的信号X(n)与DDS产生的正交数字本振cos(w0n)和sin(w0n)分别相乘，即可把X(n)的频谱搬移到零中频，并进行正交分解得到I、Q两路正交的基带信号。
三．抽取和滤波
频谱搬移后得到的信号的数据流的速率为F1。在宽带接收时，AD用高速率采样。为了降低码速率，减轻信号处理压力，本发明对I、Q信号分别进行了降速处理。这里采用积分梳状滤波器(CIC)对基带信号进行M倍抽取滤波，得到速率为F1/M的I、Q基带信号。再使用FIR低通滤波器对信号分别进行补偿滤波，即能够获得完整信号。后面对I、Q基带信号进行处理，可以实现多种调制方式的信号解调。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是本发明的创新之处在于，接收到的射频信号经过混频得到宽带中频信号后，就可以通过数字处理的方式得到此宽带中频信号的基带信息。本发明主要用于IFF,ATC功能接收功能，同时适用于其他基于二次雷达的通信系统和射频信号接收系统，特别适用于多种调制方式共存的跳频二次雷达通信系统宽带接收机的实现。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1是以把射频信号分成两路处理为例说明该算法处理流程图。
图2是下面实例处理过程中信号速率和带宽示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
天线接收到1000MHz-1160MHz的射频信号，需要分成两路进行接收。功分后一路与1315MHz本振混频，另一路信号与1395MHz本振混频，可以得到中频为275MHz带宽为80MHz的中频信号。此信号经过ADC 220MHz采样，得到中频55MHz带宽为80MHz的信号，此信号与DDS输出的本振信号混频，即可得到零中频信号，再经过CIC抽取滤波和FIR低通滤波，即可得到基带IQ信号，进行基带信号处理。
此系统中如果射频信号当前频率为1010MHz，则选择其与1315MHz本振混频，得到中频信号为305 MHz，经过ADC 220MHz采样后得到的数字中频是85MHz。进入FPGA后，根据当前频率码控制DDS产生85MHz的数字本振，与输入的数字中频混频后得到零中频信号。经过11倍CIC抽取，得到速率为20MHz的I/Q信号。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
Claims (1)
1.一种宽带接收数字前端处理方法，包括以下步骤：
第一步，接收到的射频信号功分成n路，每一路分别进行混频，各路之间混频的频率相差80MHz；之后分别经过处理进入AD进行采样，采样频率为F1，各路均产生中心频率为F2、带宽80MHz的数字中频信号，送入FPGA进行处理；
第二步，根据系统的当前信号频率码选择对应的AD输入，并控制DDS产生与此AD采样得到的信号频谱一致的正交数字本振，AD输入的信号与DDS产生的正交数字本振分别相乘后把频谱搬移到零中频，并进行正交分解得到I、Q两路正交的基带信号；
第三步，频谱搬移后得到的信号数据流的速率为F1，采用CIC抽取滤波器对此信号进行M倍抽取滤波，得到速率为F1/M的I、Q基带信号，再使用FIR低通滤波器对该基带信号信号分别进行补偿滤波。
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