CN106130581A - 一种多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统，所述系统由2D‑1个延时器、2D个两倍抽取器、2D个不同系数的低通滤波器和1个2D点的离散傅里叶变换DFT组成，其中2D为信道数，系统将[0,f_s)频率区间均匀划分成2D个信道，其中f_s为采样频率。本发明能够对现有宽带数字信道化接收机进行技术提升，在相同性能条件下降低硬件资源消耗。

Description

一种多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统

技术领域

本发明属于数字通信技术领域，尤其涉及一种多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统。

背景技术

电子侦察是查明敌方雷达和相关平台位置、性能及其配置的重要手段，在现代信息化战争中扮演着关键角色，对战争的胜负有着决定性作用。由于敌方雷达是非合作源，电子侦察需要在全方位和全频段内进行，为减少设备量，常采用侦收通道和跟踪通道组合工作的方式。具体工作过程为，侦收通道先工作，以搜索敌方雷达信号所在方位和频段；跟踪通道在搜索结果的引导下，对敌方雷达信号进行跟踪。宽带信道化接收机是侦收通道的核心部件，决定了对敌方雷达信号的截获、检测和参数测量性能，具有重要的研究价值。

宽带数字信道化接收机原始结构是由多组中心频率不同的数字滤波器组成。这种结构原理简单，但滤波器阶数较高，滤波速度与高速模数转换器(ADC)采样速度相同，但在需要采样频率较高的宽带接收中，对后端处理的器件要求较高。为此，大量国内外学者致力于简化原始结构。多相滤波宽带数字信道化结构是其中最为经典的结构，它采用了多相滤波结构，通过将2D倍抽取器位于滤波器之前，使各信道的处理速度为采样频率的1/2D，每个信道的抽取滤波器也不是原型低通滤波器，而是该滤波器的多相分量，并且离散傅里叶变换(DFT，discrete Fourier transform)可以采用快速傅里叶变换(FFT，fast Fouriertransform)来高效实现，极大地提高了运算效率，具有较小的硬件和功率消耗。

发明内容

本发明的目的是设计一种硬件消耗少、吞吐率高的多相滤波宽带数字信道化改进系统，本发明公开了一种多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统。

所述系统包括2D-1个延时器、2D个2D倍抽取器、2D个不同系数的低通滤波器和1个2D点的离散傅里叶变换DFT，其中2D为信道数，一般取值为2^K，K为自然数。所述系统将[0,f_s)频率区间均匀划分成2D个信道，其中f_s为采样频率。输入信号s(n)依次经2D-1个延时器，形成2D个延时信号s(n),s(n-1),s(n-2),…,s(n-2D+1)，各延时信号经2D倍抽取器，分别形成2D个抽取信号s(2Dn),s(2Dn-1),s(2Dn-2),…,s(2Dn-2D+1)，利用2D个不同系数的低通滤波器分别对其滤波，再进行2D点的离散傅里叶变换，最终输出2D个信道化信号y₀(m),y₁(m),y₂(m),…,y_2D-1(m)，n为样点序列。

所述系统执行如下步骤：

步骤1，假设输入信号为带宽B经采样频率f_s量化后的任意数字信号，其中ω_d为第d个信道的中心频率，n为采样序列，B≤f_s/2D，输入信号依次经过2D-1个延时时间为T_s的延时器，T_s＝1/f_s，输出延迟时间为0T_s,1T_s,2T_s,…,(2D-1)T_s的信号d＝0,1,2,…,2D-1；

步骤2，对信号分别进行2D倍的抽取，得到降速2D倍的信号s_d(m)，其中n＝2Dm；

步骤3，信号s_d(m)经系数为h_d(m)的低通滤波器滤波，输出滤波后的信号x_d(m)＝s_d(m)*h_d(m)，其中*表示卷积，h_d(m)＝h(mD+d)，h(n)为基于最优准则设计的低通原型滤波器，最优准则使得滤波器通带和阻带的纹波最接近相等；

步骤4，对滤波后的2D个信号x_d(m)进行2D点的离散傅里叶变换DFT，输出各信道数据，其中第d个信道数据为

步骤1中，2D个均匀信道通带带宽为f_s/2D，处理带宽为f_s/D，相邻信道间隔f_s/2D。

有益效果：本发明能够对基于多相滤波的宽带数字信道化结构进行技术提升，实现高效数字信道化滤波。本发明具有以下显著特点：(1)相对原结构，所需原型低通滤波器个数从2个减少至1个；(2)相对原结构，所需复数乘法器个数从2D个减少至0个。本发明进一步改进多相滤波宽带数字信道化结构，它对[0,f_s)频率区间进行重新划分成2D个信道，根据该信道划分推导出更为简洁的宽带数字信道化改进结构。相比原结构，改进结构所需原型低通滤波器个数从2个减少至1个，所需复数乘法器个数也从2D个减少至0个。

附图说明

图1为多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统。

图2为改进结构的信道划分，(a)为[0,f_s)区间内2D个信道划分，(b)为[0,f_s/2)内D个信道划分。

图3为一个采样频率f_s为1000MHz的64信道多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统

图4为64个通带为15.625MHz、阻带为31.25MHz的信道。

具体实施方式

图1给出了本发明中设计的多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统示意图，它由2D-1个延时器、2D个两倍抽取器、2D个不同系数的低通滤波器和1个2D点的离散傅里叶变换DFT组成，其中2D为信道数。根据该系统，本发明技术方案的实施步骤如下：

步骤1，假设输入信号为经f_s采样频率、带宽为B(B≤f_s/2D)的任意信号，其中ω_d为第d个信道的中心频率，输入信号依次经过2D-1个延时时间为T_s的延时器，输出延迟时间为0T_s,1T_s,2T_s,…,(2D-1)T_s的信号d＝0,1,2,…,2D-1。

步骤2，对延时信号分别进行2D倍的抽取，得到降速2D倍的信号p＝0,1,2,…,2D-1。

步骤3，降速信号s_d(m)经低通滤波器h_d(m)滤波，输出滤波后的信号x_d(m)＝s_d(m)*h_d(m)，d＝0,1,2,…,2D-1，其中*表示卷积，h_p(m)＝h_LP(mD+d)，h_LP(n)为基于最优准则设计的低通原型滤波器。

步骤4，对滤波后的2D个信号进行2D点的DFT，输出各信道数据，其中第d个信道数据为d＝0,1,2,…,2D-1。改进系统对应的信道划分如图2中(a)所示，它将[0,f_s)区间均匀划分成2D个信道，相邻信道间隔f_s/2D，各信道滤波器通带带宽(3dB带宽)为f_s/2D，处理带宽(60dB带宽)为f_s/D，其中实线部分表示主像，虚线部分表示镜像。另外，输入信号为实信号，只能用正频谱分配信道，即图2中(b)中的实线部分。

实施例1

如图3所示，考虑一个采样频率f_s为1000MHz的64信道多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统，它由63个延时为1ns的延时器、64个64倍抽取器、64个不同系数的低通滤波器和1个64点离散傅立叶变换组成，其最终形成的图4所示的64个通带为15.625MHz、阻带为31.25MHz的信道。

假设输入信号为频率1.25GHz、脉宽1.024us的单频信号，经1GHz频率采样后形成1024个样点，经63个1ns的延时器和64倍抽取，形成64路由16个样点组成的单频信号，再经64路不同系数的低通滤波和64点的离散傅立叶变换，最终形成64路信道化输出，每个输出包含16个样点。对各信道输出分别进行包络求取和信号检测，可知在16信道有信号输出，说明该信道化结构的有效性，且只需1个原型低通滤波器、无需复数乘法器，极大地提高了实现效率。

本发明提供了一种多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统，其特征在于，包括2D-1个延时器、2D个2D倍抽取器、2D个不同系数的低通滤波器和1个2D点的离散傅里叶变换DFT，其中2D为信道数，一般取值为2^K，K为自然数，所述系统将[0,f_s)频率区间均匀划分成2D个信道，其中f_s为采样频率，输入信号依次经2D-1个延时器，形成2D个延时信号，各延时信号经2D倍抽取器，分别形成2D个抽取信号，利用2D个不同系数的低通滤波器分别对抽取信号滤波，再进行2D点的离散傅里叶变换，最终输出2D个信道化信号。

2.根据权利要求1所述的一种多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统，其特征在于，所述系统执行如下步骤：

步骤1，假设输入信号为带宽B经采样频率f_s量化后的任意数字信号，其中ω_d为第d个信道的中心频率，n为采样序列，B≤f_s/2D，输入信号依次经过2D-1个延时时间为T_s的延时器，T_s＝1/f_s，输出延迟时间为0T_s,1T_s,2T_s,…,(2D-1)T_s的信号d＝0,1,2,…,2D-1；

步骤2，对信号分别进行2D倍的抽取，得到降速2D倍的信号s_d(m)，其中n＝2Dm；

步骤3，信号s_d(m)经系数为h_d(m)的低通滤波器滤波，输出滤波后的信号x_d(m)＝s_d(m)*h_d(m)，其中*表示卷积，h_d(m)＝h(mD+d)，h(n)为基于最优准则设计的低通原型滤波器的系数；

步骤4，对滤波后的2D个信号x_d(m)进行2D点的离散傅里叶变换DFT，输出各信道数据，其中第d个信道数据为

3.根据权利要求2所述的一种多相滤波宽带数字信道化接收机改进系统，其特征在于，步骤1中，2D个均匀信道通带带宽为f_s/2D，处理带宽为f_s/D，相邻信道间隔f_s/2D。