CN114826307B - 数字信道化接收机、信号采集回放系统及方法 - Google Patents

数字信道化接收机、信号采集回放系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及信号处理技术领域，提供一种数字信道化接收机、信号采集回放系统及方法，该接收机包括模数转换器和N阶抗混叠滤波装置，模数转换器的输入端，用于接入中频模拟信号；模数转换器的输出端输出中频数字信号；N阶抗混叠滤波装置，用于根据预设的有效信号带宽和采样率确定阶数后，对中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号。本发明通过根据预设的有效信号带宽和采样率确定抗混叠阶数后，然后对中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号，实现能够合理控制滤波器的阶数，避免输出的待采样的信号增加后续的数据传输压力。

Description

数字信道化接收机、信号采集回放系统及方法
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种数字信道化接收机、信号采集回放系统及方法。
背景技术
中频数字信道接收机采用带通采样方案，根据带通采集原理，射频信号经过宽带下变频器进行频率变换和增益调节，输出的中频信号需要经过抗混叠滤波，再进行采样。
为了对1500MHz中频信号进行无失真采样，同时由于信号带外存在频谱分量，因此采样频率应适当大于信号带宽的两倍，使得采样后不会发生频谱混叠。带宽余量的选择要综合考虑，余量大可以降低频谱混叠，降低正交解调滤波器的阶数，但同时也增加了采集和处理的时钟，增大了数据传输和存储的压力。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种数字信道化接收机、信号采集回放系统及方法。
第一方面，本发明提供一种数字信道化接收机，包括模数转换器和N阶抗混叠滤波装置，其中：
所述模数转换器的输入端，用于接入中频模拟信号；所述模数转换器的输出端输出中频数字信号；
N阶抗混叠滤波装置，用于根据预设的有效信号带宽和采样率确定阶数后，对所述中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号。
在一个实施例中，每一阶的抗混叠滤波装置包括正向滤波单元和反向滤波单元，所述正向滤波单元包括正向混频器和第一滤波器，所述反向滤波单元包括反向混频器和第二滤波器。
第二方面，本发明提供一种信号采集回放系统，包括下变频器、数字信道化接收机和信号采集回放装置，其中：
所述下变频器的输入端，用于接入射频信号；所述下变频器的输出端输出中频模拟信号；
所述数字信道化接收机为上述的数字信道化接收机，用于对所述中频模拟信号进行处理，输出待采样的IQ数字信号；
所述信号采集回放装置，用于对IQ数字信号进行采集及回放处理。
在一个实施例中，所述信号采集回放装置包括信号采集板、信号回放板、存储单元和控制单元，其中：
所述信号采集板与所述数字信道化接收机连接，用于对待采样的IQ数字信号进行采集，将信号生成信号文件，存储在所述存储单元内；
所述信号回放板，用于从所述存储单元中调用信号文件并进行信号回放；
所述控制单元，用于对信号采集板、信号回放板和存储单元进行指令化控制。
在一个实施例中，所述信号采集板、信号回放板、存储单元和控制单元之间采用PCIe 3.0总线建立连接。
在一个实施例中，所述存储单元采用固态存储阵列结构方式。
第三方面，本发明提供一种信号采集回放方法，包括：
采用模数转换器对中频模拟信号进行转换输出中频数字信号；
根据预设的有效信号带宽和采样率确定阶数后，基于确定的阶数构建抗混叠滤波装置，采用构建的抗混叠滤波装置对所述中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号。
在一个实施例中，所述方法还包括：在采用模数转换器对中频模拟信号进行转换输出中频数字信号之前，采用下变频器对输入的射频信号进行转换，得到中频模拟信号。
在一个实施例中，所述方法还包括：
采用信号采集板对待采样的IQ数字信号进行采集，将信号生成信号文件，存储在存储单元内；
采用信号回放板从所述存储单元中调用信号文件并进行信号回放。
在一个实施例中，所述信号采集板、信号回放板和存储单元之间采用PCIe 3.0总线建立连接。
本发明提供的数字信道化接收机、信号采集回放系统及方法，通过根据预设的有效信号带宽和采样率确定抗混叠阶数后，然后对中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号，实现能够合理控制滤波器的阶数，避免输出的待采样的信号增加后续的数据传输压力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的数字信道化接收机的结构示意图；
图2是本发明提供的模数转换器与一阶抗混叠滤波装置的结构示意图；
图3是本发明提供的多阶抗混叠滤波装置的数据在滤波过程中的流向示意图；
图4是本发明提供的信号采集回放系统的结构示意图；
图5是本发明提供的信号采集回放装置的结构示意图；
图6是本发明提供的信号采集回放的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1-图6描述本发明的数字信道化接收机、信号采集回放系统及方法。
图1示出了本发明提供的一种数字信道化接收机的结构示意图，参见图1，该数字信道化接收机包括模数转换器11和N阶抗混叠滤波装置12，其中：
模数转换器11的输入端，用于接入中频模拟信号；模数转换器11的输出端输出中频数字信号；
N阶抗混叠滤波装置12，用于根据预设的有效信号带宽和采样率确定阶数后，对中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号。
对此，需要说明的是，在本发明中，该数字信道化接收机主要是用于对中频模拟信号进行抗混叠滤波处理，实现能够合理控制滤波器的阶数，避免输出的待采样的信号增加后续的数据传输压力。
在本发明中，该数字信道化接收机包括模数转换器和N阶抗混叠滤波装置。该模数转换器用于接收到中频模拟信号，进行模数转换，转换输出中频数字信号。
在本发明中，N阶抗混叠滤波装置能够适应于多阶抗混叠功能的滤波装置，其需要根据预设的有效信号带宽和采样率从N阶中确定合理数目t的阶数之后，根据阶数t布置具有t阶抗混叠功能的滤波装置，依靠确定好的滤波装置对接收到的中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号。输出的待采样的IQ数字信号在进行后续的采样工作。
本发明提供的一种数字信道化接收机，通过根据预设的有效信号带宽和采样率确定抗混叠阶数后，然后对中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号，实现能够合理控制滤波器的阶数，避免输出的待采样的信号增加后续的数据传输压力。
在上述数字信道化接收机的进一步数字信道化接收机中，主要是对每一阶的抗混叠滤波装置进行具体结构的解释说明，具体为：
参见图2和图3，图2是模数转换器与一阶抗混叠滤波装置的结构示意图，图3是多阶抗混叠滤波装置的数据在滤波过程中的流向示意图。
在图2中可以看出，每一阶的抗混叠滤波装置包括正向滤波单元和反向滤波单元，正向滤波单元包括正向混频器21和第一滤波器22，反向滤波单元包括反向混频器23和第二滤波器24。在图3中可以看出，当信号采样频率为Fs=1200MSps，采样位宽为12位，为数据使用方便按16位存储，数据记录速度为1200×2MB/s = 2400MB/s。信道化接收处理后，通过滤波后降采样的方式，得到600MSps的IQ数据流，考虑不同抽取倍数后的数据量统计如表1，表1为不同处理带宽下记录数据率的汇总表。
Figure 941015DEST_PATH_IMAGE001
本发明进一步的数字信道化接收机，通过根据预设的有效信号带宽和采样率确定抗混叠阶数后，然后对中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号，实现通过数字滤波抽取减少处理带宽的同时进一步提高信噪比。
图4示出了本发明提供一种信号采集回放系统的结构示意图，参见图4，该系统包括下变频器41、数字信道化接收机42和信号采集回放装置43，其中：
下变频器41的输入端，用于接入射频信号；下变频器的输出端输出中频模拟信号；
数字信道化接收机42，用于对中频模拟信号进行处理，输出待采样的IQ数字信号；
信号采集回放装置43，用于对IQ数字信号进行采集及回放处理。
对此，需要说明的是，下变频器用于接入射频信号，将射频信号进行下变频处理，输出中频模拟信号。
该数字信道化接收机包括模数转换器和N阶抗混叠滤波装置，其中：
模数转换器的输入端，用于接入中频模拟信号；模数转换器的输出端输出中频数字信号；
N阶抗混叠滤波装置，用于根据预设的有效信号带宽和采样率确定阶数后，对中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号。
对此，需要说明的是，在本发明中，该数字信道化接收机主要是用于对中频模拟信号进行抗混叠滤波处理，实现能够合理控制滤波器的阶数，避免输出的待采样的信号增加后续的数据传输压力。
在本发明中，该数字信道化接收机包括模数转换器和N阶抗混叠滤波装置。该模数转换器用于接收到中频模拟信号，进行模数转换，转换输出中频数字信号。
在本发明中，N阶抗混叠滤波装置能够适应于多阶抗混叠功能的滤波装置，其需要根据预设的有效信号带宽和采样率从N阶中确定合理数目t的阶数之后，根据阶数t布置具有t阶抗混叠功能的滤波装置，依靠确定好的滤波装置对接收到的中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号。输出的待采样的IQ数字信号通过信号采集回收装置进行后续的采样工作。
信号采集回放装置，用于对IQ数字信号进行采集及回放处理。
进一步的解释说明，参见图5，信号采集回放装置包括信号采集板51、信号回放板52、存储单元53和控制单元54，其中：
信号采集板与数字信道化接收机连接，用于对待采样的IQ数字信号进行采集，将信号生成信号文件，存储在存储单元内；
信号回放板，用于从存储单元中调用信号文件并进行信号回放；
控制单元，用于对信号采集板、信号回放板和存储单元进行指令化控制。
其中，信号采集板、信号回放板、存储单元和控制单元之间采用PCIe 3.0总线建立连接。该存储单元采用固态存储阵列结构方式。
本发明提供的一种信号采集回放系统，通过根据预设的有效信号带宽和采样率确定抗混叠阶数后，然后对中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号，实现能够合理控制滤波器的阶数，避免输出的待采样的信号增加后续的数据传输压力，便于后续的快速采集。
下面对本发明提供的信号采集回放系统进行描述，下文描述的信号采集回放方法与上文描述的信号采集回放系统可相互对应参照。
图6示出了本发明提供的一种信号采集回放方法的流程示意图，参见图6，该方法包括：
61、采用模数转换器对中频模拟信号进行转换输出中频数字信号；
62、根据预设的有效信号带宽和采样率确定阶数后，基于确定的阶数构建抗混叠滤波装置，采用构建的抗混叠滤波装置对所述中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号。
该方法还包括：在采用模数转换器对中频模拟信号进行转换输出中频数字信号之前，采用下变频器对输入的射频信号进行转换，得到中频模拟信号。
该方法还包括：
采用信号采集板对待采样的IQ数字信号进行采集，将信号生成信号文件，存储在存储单元内；
采用信号回放板从存储单元中调用信号文件并进行信号回放。
其中，信号采集板、信号回放板和存储单元之间采用PCIe 3.0总线建立连接。
本发明提供的一种信号采集回放方法，通过根据预设的有效信号带宽和采样率确定抗混叠阶数后，然后对中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号，实现能够合理控制滤波器的阶数，避免输出的待采样的信号增加后续的数据传输压力，便于后续的快速采集。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种数字信道化接收机，其特征在于，包括模数转换器和N阶抗混叠滤波装置，其中：
所述模数转换器的输入端，用于接入中频模拟信号；所述模数转换器的输出端输出中频数字信号；
N阶抗混叠滤波装置，用于根据预设的有效信号带宽和采样率确定阶数后，对所述中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号。
2.根据权利要求1所述的数字信道化接收机，其特征在于，每一阶的抗混叠滤波装置包括正向滤波单元和反向滤波单元，所述正向滤波单元包括正向混频器和第一滤波器，所述反向滤波单元包括反向混频器和第二滤波器。
3.一种信号采集回放系统，其特征在于，包括下变频器、数字信道化接收机和信号采集回放装置，其中：
所述下变频器的输入端，用于接入射频信号；所述下变频器的输出端输出中频模拟信号；
所述数字信道化接收机为上述权利要求1或2所述的数字信道化接收机，用于对所述中频模拟信号进行处理，输出待采样的IQ数字信号；
所述信号采集回放装置，用于对IQ数字信号进行采集及回放处理。
4.根据权利要求3所述的信号采集回放系统，其特征在于，所述信号采集回放装置包括信号采集板、信号回放板、存储单元和控制单元，其中：
所述信号采集板与所述数字信道化接收机连接，用于对待采样的IQ数字信号进行采集，将信号生成信号文件，存储在所述存储单元内；
所述信号回放板，用于从所述存储单元中调用信号文件并进行信号回放；
所述控制单元，用于对信号采集板、信号回放板和存储单元进行指令化控制。
5.根据权利要求4所述的信号采集回放系统，其特征在于，所述信号采集板、信号回放板、存储单元和控制单元之间采用PCIe 3.0总线建立连接。
6.根据权利要求4所述的信号采集回放系统，其特征在于，所述存储单元采用固态存储阵列结构方式。
7.一种信号采集回放方法，其特征在于，包括：
采用模数转换器对中频模拟信号进行转换输出中频数字信号；
根据预设的有效信号带宽和采样率确定阶数后，基于确定的阶数构建抗混叠滤波装置，采用构建的抗混叠滤波装置对所述中频数字信号进行抗混叠滤波处理，输出待采样的IQ数字信号。
8.根据权利要求7所述的信号采集回放方法，其特征在于，所述方法还包括：在采用模数转换器对中频模拟信号进行转换输出中频数字信号之前，采用下变频器对输入的射频信号进行转换，得到中频模拟信号。
9.根据权利要求8所述的信号采集回放方法，其特征在于，所述方法还包括：
采用信号采集板对待采样的IQ数字信号进行采集，将信号生成信号文件，存储在存储单元内；
采用信号回放板从所述存储单元中调用信号文件并进行信号回放。
10.根据权利要求9所述的信号采集回放方法，其特征在于，所述信号采集板、信号回放板和存储单元之间采用PCIe 3.0总线建立连接。
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