CN105429658A - 一种基于射频直采的宽带数字信道化系统及方法 - Google Patents

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曹森
陈俊霖
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    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06—Receivers
    • H04B1/16—Circuits

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Abstract

本发明提供了一种基于射频直采的宽带数字信道化系统及方法。前端低噪放将射频信号进行低噪声放大后，送到后端功分器中进行N路功分，形成完全一致的N路射频信号；再送到窄带滤波器组中进行窄带滤波，形成N路不同频段的窄带射频信号；再将N路窄带的射频信号送到采样保持器组中进行射频直接采样，将高频窄带的射频信号搬移到中频部分形成N路中频信号；再送到模数转换器组中进行二次采样、量化，形成N路信道化数据。能够对信道化后的射频信号进行直接采样，省去了射频通道上大量变频环节，简化了射频通道的设计，解决了射频通道幅相一致性差、带内波动大及信号失真严重的问题，并且有利于射频通道的小型化、低功耗及灵活性。

Description

一种基于射频直采的宽带数字信道化系统及方法
技术领域
本发明涉及一种宽带数字信道化系统及方法，特别是一种涉及宽带数字接收机领域的基于射频直采的宽带数字信道化系统及方法。
背景技术
目前宽带数字接收机主要有两种方式来实现，一是通过超高速ADC进行直接射频采样；二是通过信道化方式进行中频采样。
目前第一种射频直采方式主要局限于模数转换器—ADC，现在国内最常用的高速ADC的采样频率一般在3GHz以下、位宽在10bit以下，因此国内数字接收机的最大带宽在1G左右，因此基于国内目前水平还无法实现射频直接采样。据国外研究机构报道，美国泰克公司已经研制出单片8bit12.5GSPSADC，采集带宽达到5GHz。然而由于ADC器件的工艺限制，再想通过提高ADC的采样频率的方式提高带宽已变得非常困难，因此国内外主要通过使用多片ADC器件进行交织采样的方式来拓展带宽，据报道，安捷伦公司已经通过多片ADC器件交织的方式实现了80GHz的采样技术，但是由于交织采样方式的诸多限制，例如：需要经常校准以及动态范围有限，因此交织采样的方式至今只在示波器等测试仪器中使用。
第二种信道化方式是通过滤波器组将宽带的射频信号变成一组窄带的射频信号，利用混频器将窄带的射频信号变频到中频，再通过一组相对低速的ADC进行奈奎斯特采样。但这种方式由于射频通道上存在大量的变频环节，造成通道的幅相一致性较差，带内波动大，并且信号失真严重，扩展性及灵活性都较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种具有射频直接采样的宽带数字信道化系统及方法，能够在解决通道一致性差、带内波动大和信号失真严重的不足同时，同时实现射频通道的小型化、低功耗及灵活性。
本发明采用的技术方案如下：一种基于射频直采的宽带数字信道化系统，其特征在于，包括依次相连的前端低噪放、功分器、带通滤波器组、采样保持器组和模数转换器组；其中，
前端低噪放与接收天线相连，对接收的射频信号并进行低噪声放大；
功分器将低噪声放大后的射频信号进行N路功分为完全一致的N路射频信号；
所述窄带滤波器组包括N路带通滤波器，与N路射频信号一一对应；将所述N路射频信号进行窄带滤波，形成N路不同频段的窄带射频信号；
所述采样保持器组包括N路采样保持器，与N路带通滤波器一一对应相连；在满足奈奎斯特采样定理的情况下，将N路窄带的射频信号送到采样保持器组中进行射频直接采样，将高频窄带的射频信号搬移到中频部分，形成N路中频信号；
所述模数转换器组包括N路模数转换器，与N路采样保持器一一对应相连；将N路中频信号进行二次采样和量化，形成N路信道化数据；
所述N为大于等于2的整数。
在应用中，最后将N路信道化数据传输到处理单元进行信号的检测、融合处理，形成最终的处理结果。
一种基于射频直采的宽带数字信道化方法，其特征在于，具体方法为：天线接收到射频信号直接进入前端低噪放进行低噪声放大，放大到合适的功率后，送到后端功分器中进行N路功分，形成完全一致的N路射频信号；所述N路射频信号送到窄带滤波器组中进行窄带滤波，形成N路不同频段的窄带射频信号；在满足奈奎斯特采样定理的情况下，将N路窄带的射频信号送到采样保持器组中进行射频直接采样，将高频窄带的射频信号搬移到中频部分形成N路中频信号；再将N路中频信号送到模数转换器组中进行二次采样、量化，形成N路信道化数据；所述N为大于等于2的整数，根据实际情况而定。
本技术方案相对于传统宽带数字信道化接收系统及方法省去了混频器组和低通滤波器组，还省去了大量变频及滤波环节。同时，为了实现射频直采功能增加了采样保持器组，不用变频即可对窄带射频信号直接进行采样。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够对信道化后的射频信号进行直接采样，省去了射频通道上大量变频环节，简化了射频通道的设计，解决了射频通道幅相一致性差、带内波动大及信号失真严重的问题，并且有利于射频通道的小型化、低功耗及灵活性。
附图说明
图1为本发明其中一引用实施例的原理示意图。
图2为现有技术宽带数字信道化的原理示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者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。
如图1所示，在本实施例中，包括前端低噪放、功分器、带通滤波器组1、采样保持器组2、模数转换器组3及处理单元。天线接收到射频信号直接进入前端低噪放进行低噪声放大，放大到合适的功率后，送到后端功分器中进行N路功分，形成完全一致的N路射频信号；所述N路射频信号送到窄带滤波器组中进行窄带滤波，形成N路不同频段的窄带射频信号；在满足奈奎斯特采样定理的情况下，将N路窄带的射频信号送到采样保持器组中进行射频直接采样，将高频窄带的射频信号搬移到中频部分形成N路中频信号；再将N路中频信号送到模数转换器组中进行二次采样、量化，形成N路信道化数据；所述N为大于等于2的整数，根据实际情况而定。在应用中，最后将N路信道化数据传输到处理单元进行信号的检测、融合处理，形成最终的处理结果。
如图2所示，传统宽带数字信道化系统中，包括依次相连的前端低噪放、功分器、带通滤波器组4、混频器组5、低通滤波器组6、和模数转换器组7。
本发明相对于传统宽带数字信道化方法，如图2所示，省去了混频器组5和低通滤波器组6，省去了大量变频及滤波环节。本发明为了实现射频直采功能，如图1所示，增加了采样保持器组2，不用变频即可对窄带射频信号直接进行采样，能够提高通道的幅相一致性，并且带内波动较小，信号失真小；使用这种架构可以简化射频通道的设计，有利于宽带数字信道化接收机的小型化、低功耗和灵活性。

Claims (2)

1.一种基于射频直采的宽带数字信道化系统，其特征在于，包括依次相连的前端低噪放、功分器、带通滤波器组、采样保持器组和模数转换器组；其中，
前端低噪放与接收天线相连，对接收的射频信号并进行低噪声放大；
功分器将低噪声放大后的射频信号进行N路功分为完全一致的N路射频信号；
所述窄带滤波器组包括N路带通滤波器，与N路射频信号一一对应；
所述采样保持器组包括N路采样保持器，与N路带通滤波器一一对应相连；
所述模数转换器组包括N路模数转换器，与N路采样保持器一一对应相连；
所述N为大于等于2的整数。
2.一种基于射频直采的宽带数字信道化方法，其特征在于，具体方法为：天线接收到射频信号直接进入前端低噪放进行低噪声放大后，送到后端功分器中进行N路功分，形成完全一致的N路射频信号；所述N路射频信号送到窄带滤波器组中进行窄带滤波，形成N路不同频段的窄带射频信号；在满足奈奎斯特采样定理的情况下，将N路窄带的射频信号送到采样保持器组中进行射频直接采样，将高频窄带的射频信号搬移到中频部分形成N路中频信号；再将N路中频信号送到模数转换器组中进行二次采样、量化，形成N路信道化数据；所述N为大于等于2的整数。
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