各位老师，上午好！我叫xx，是xx级电子信息科学与技术专业的学生，我的论文题目是《宽带中频信号的采集与处理技术的研究》，下面我将本论文设计的目的和主要内容向各位老师作一汇报，恳请各位老师批评指导。 首先，我想谈谈这个毕业论文设计的目的及意义。 现代无线通信系统中，大量实时信号的传输需求对数据采集系统提出了高速率的要求，宽带采集技术是解决高速率的一个有效途径，随着软件无线电的发展趋势，需要对中频信号乃至射频信号进行采样处理，发展到目前，宽带中频信号采集与处理系统满足需求。 其次，我想谈谈这篇论文的结构和主要内容。本文分成三个部分. 第一部分是绪论。这部分主要论述宽带中频信号采样方法与处理技术的课题背景，时代要求，发展方向以及本文研究的主要内容。 第二部分是宽带中频信号的采样方法。首先对宽带中频信号采集与处理技术做了简要的介绍，然后重点介绍了一些采样方法。对模拟正交采样和带通采样方法应用于宽带信号采样时所存在的问题分别作了分析和讨论。最后介绍了高采一直接降采、高采一正交解调一降采和高采一混频一降采这三种高采一
降采方法, 第三部分是宽带中频信号处理方法。讨论宽带多通道数字中频接收机,首先分析了中频正交采样理论，在此基础上分析了频域宽带接收机和时域宽带接收机, 介绍了宽带信号的采集方法,然后讨论了用于频域多通道接收机的频带分割滤波器的设计，讨论了它们的优点和缺点,以及实现频域宽带接收机和时域宽带接收机的技术难点。提出了基于正交镜像滤波器组(QMF)和最小频域方差优化的频带分割滤波器组设计方法。设计了通带平坦、阻带衰减大、过渡带窄的滤波器组,减小了多通道接收机的频谱混叠 最后，我想谈谈这篇论文和系统存在的不足。这篇论文的写作的过程，也是我越来越认识到自己知识缺乏的过程。虽然，我尽可能地收集材料，竭尽所能运用自己所学的知识进行论文写作，但论文还是存在许多不足之处，有待改进.请各位评委老师多批评指正，让我在今后的学习中学到更多。 谢谢！
数字正交采样及实现 姓名：杨宁 学号：14020181051 专业：电子信息工程 学院：电子工程学院
一． 基本原理 带通信号： 以 采样，可得： 也就是说： （1）可直接由采样值交替得到信号的同相分量I (n )的偶数项和正交分量 Q (n )的奇数项，不过在符号上需要进行修正 （2）Ｉ、Ｑ两路输出信号在时间上相差一个采样周期 。在信号处理中，要求得到的是同一时刻的I 和Q 之值，所以需要对其进行时域的插值或进行频域的滤波，二者是等效的。 ()()()()()000cos cos sin I Q x t a t t t x t t x t t ωφωω=+=-????041,2;B M 21s s s s s f f f f B t f M ?? =>= ?-? ? 其中为信号带宽，为整数，
二．实现方式 实现框图如图一。 图一数字正交采样系统实现框图 实现方法主要有3种，分别是：低通滤波法、Bessel插值法、多相滤波法。 2.1、低通滤波法 图二低通滤波法框图
将A/D采样放在混频之前，采用数字混频与低通滤波，提高了精度与稳定性。 以fs=4 f0/3=2 fs2=4 fs1 , f0=3 fs1 为例，采样后信号的频谱、数字混频后的信号频谱、输出信号的频谱分别如图三（a）、（b）、（c）。 图三（a） 图三（b） 图三（c） 这种做法的优点是：对双路信号同时作变换,所用的滤波器系数一这样两路信号通过低通滤波器时由于非理想滤波所引起的失真是一致的,对Ｉ、Ｑ双路信号的幅度一致性和相位正交性没有影响,从而具有很好的负频谱对消功能,可以
《正交信号：复数，但不复杂》 读后心得体会 姓名： 学号：
信号是信息的载体，实际的信号总是实的，但在实际应用中采用复信号却可以带来很大好处，由于实信号具有共轭对称的频谱，从信息的角度来看，其负频谱部分是冗余的，将实信号的负频谱部分去掉，只保留正频谱部分的信号，其频谱不存在共轭对称性，所对应的时域信号应为复信号。 正交信号，也称为复信号，被用于数字信号处理的很多领域，比如：数字通信系统、雷达系统、无线电测向中对到达时间差异的处理、相关脉冲测量系统、天线波束形成的应用、信号边带调制器等等。实际表示复数变量使用实部和虚部两个分量。正交信号也一样，必须用实部和虚部两路信号来表示它，两路信号传输会带来麻烦，实际信号的传输总是用实信号，而在信号处理中则用复信号。（实部和虚部的称谓是传统的叫法，在我们日常应用中一直被延用。在通信工程中分别用同相和正交相表示。） 复数具有实部和虚部，实数我们很好理解，对于虚数的难于理解，一定程度上是由于难以想像它究竟是个什么东西，就像4维以上的空间，难以在脑子里建立其形象的影像一样。对于j，这个-1的平方根，容易产生一种直觉的排斥，除了掌握能够解出数学题目的运算规则以外，一般人都不会去琢磨它有没有实际意义，有什么实际意义。在“达芬奇的密码”里，Langdon关于科学家对j的信仰以及教徒对宗教的信仰的类比，是对j之虚无缥缈和其重要性的绝妙诠释。但是，对于一个搞通信或是信号处理的人来说，由于quadrature signal 的引入，j被赋予了确确实实的物理含义。
从数学上说，虚数真正确立其地位是在十八世纪欧拉公式以及高斯复平面概念建立起来之后。欧拉公式告诉我们实数的正弦余弦与任意一个复数的关系；高斯复平面则给出了形象表示复数的方法，并暗示了实部与虚部的正交性。 欧拉公式：exp（-jφ）=cos（φ）-j sin（φ）的极坐标表达式非常有用，因为： ‐它简化了数学微分和分析： --把三角方程转换为简单的指数代数形式，而且； --复数的数学运算完全遵循实数的运算法则； ‐它使信号的相加仅仅是复数的加法(向量相加)； ‐最简洁的记法； ‐在文献中用来说明数字通信系统是如何实现与描述很直观； 这也进一步说明了正交信号为什么会被用于数字通信系统。 读过《正交信号，复数，但不复杂》全文之后，这使我们明白了正交信号和实信号之间的关系。也知道实现复指数信号和实正弦信号之间的相互转换很容易。一个复数的每个组成部分都是实数，但是，我们用特殊的方式来处理它们——用正交的方式来处理。 正交信号处理的好处有：由于对相位的确定，使coherent detection 成为可能；对于数字通信，在基带处理带通信号，可以是有效带宽减少一半，进而对于AD 的采样率要求，FFT的处理能力等都有改善，比如在OFDM系统中transmitter中在基带完成的IFFT block 等。
雷达系统中的信号处理技术 摘要本文介绍了雷达系统及雷达系统信号处理的主要内容，着重介绍与分析了雷达系统信号处理的正交采样、脉冲压缩、MTD和恒虚警检测几种现代雷达技术，雷达系统通过脉冲压缩解决解决雷达作用距离和距离分辨力之间的矛盾，通过MTD来探测动目标，通过恒虚警（CFAR）来实现整个系统对目标的检测。 关键词雷达系统正交采样脉冲压缩MTD 恒虚警检测 1雷达系统概述 雷达是Radar（Radio Detection And Ranging）的音译词，意为“无线电检测和测距”，即利用无线电波来检测目标并测定目标的位置，这也是雷达设备在最初阶段的功能。雷达的任务就是测量目标的距离、方位和仰角，还包括目标的速度，以及从目标回波中获取更多有关目标的信息。典型的雷达系统如图1，它主要由雷达发射机、天线、雷达接收机、收发转换开关、信号处理机、数据处理机、终端显示等设备组成。 图1雷达系统框图
随着现代电子技术的不断发展，特别是数字信号处理技术、超大规模集成数字电路技术、计算机技术和通信技术的告诉发展，现代雷达信号处理技术正在向着算法更先进、更快速、处理容量更大和算法硬件化方向飞速发展，可以对目标回波与各种干扰、噪声的混叠信号进行有效的加工处理，最大程度低剔除无用信号，而且在一定的条件下，保证以最大发现概率发现目标和提取目标的有用信息。 雷达发射机产生符合要求的雷达波形，然后经馈线和收发开关由发射天线辐射出去，遇到目标后，电磁波一部分反射，经接收天线和收发开关由雷达接收机接收，然后对雷达回波信号依次进行信号处理、数据处理，就可以获知目标的相关信息。 雷达信号处理的流程如下： 图 2 雷达信号处理流程 2雷达信号处理的主要内容 雷达信号处理是雷达系统的主要组成部分。信号处理消除不需要的杂波，通过所需要的目标信号，并提取目标信息。内容包括雷达信号处理的几个主要部分：正交采样、脉冲压缩、MTD和恒虚警检测。 正交采样是信号处理的第一步，担负着为后续处理提供高质量数据的任务。采样的速率和精度是需要考虑的首要问题，采样系统引起的失真应当被限定在后续信号处理任务所要求的误差范围内，直接中频数字正交采样是当代雷达的主要技术之一。脉冲压缩技术在现代雷达系统中得到了广泛的应用。脉冲压缩雷达既能保持窄脉冲雷达的高距离分辨力，又能获得脉冲雷达的高检测力，并且抗干扰能力强。现在，脉冲压缩雷达使用的波形正在从单一的线性调频发展到时间、频率、编码混合调制，在尽可能不增加整机复杂度的条件下实现雷达性能的提升。杂波抑制是雷达需要具备的重要功能之一。动目标指示与检测是通过回波多普勒频移的不同来区分动目标和固定目标，通过设计合理的滤波器（组），就可以把目标号和杂波分开。
一、实验目的 验证数字信号正交调制、解调系统原理。 二、实验器材 安装有MATLAB微型计算机一台。 三、实验原理 为了提高频谱利用率，通信系统常采用正交调制。一般我们在教科书上看到的正交调制模型为： 图1 正交信号的产生 I(t)为同相支路(I路)的基带信号，Q(t)为正交支路(Q路) 的基带信号。I路信号与载波相乘，Q路信号与载波相乘， 然后将两路乘积加起来作为发送信号s(t)。之所以Q路信号采用-sin是因为这样可以方便用等效复数基带模型来表示。接下来简要回顾一下等效复数基带模型。由于信道是模拟的，所以信道本身肯定不可能传输复数信号。输入信号包含相互独立的I/Q两部分，在理论分析上常用I(t)+jQ(t)来表示，即I路信号代表复数信号的实部，Q路信号代表复数信号的
虚部，这就是正交调制的复数基带模型。如果我们将I/Q两路载波也用类似的方式表示为复数载波。则发送的信号实际上是复数基带信号与复数载波混频后的实部 图2 正交信号解调 A t=Aq2+Ai2 (1) ? (t)=arctan(Sq Si) (2) f t=Δ( ? (t)) (3) 四、实验步骤 （一）数字正交信号生成 （二）数字正交信号解调 五、实验结果
图3 射频I支路波形 图四射频Q支路波形
图五解调原始信号波形 六、心得及建议 对于数字通信，在基带处理带通信号，可以是有效带宽减少一半，进而对于AD 的采样率要求，FFT的处理能力等都有改善。之后又介绍了正交采样，即将一个连续(模拟)的带通信号数学化并使其频谱以0Hz为中心的过程。通过一个一个正交采样的实例，我们知道正交采样方式的优点有：每个A/D转换的采样频率仅仅是标准的实信号采样频率的一半 在许多硬件实现时，工作在更低的时钟频率可以降低功耗对一个给定的采样频率fs，我们可以获得带宽更宽的模拟信号由于更宽的频率覆盖范围，正交序列可以使FFT的效率更高由于正交序列实际上是2倍因子过采样，这样使得信号自乘
1、假设我们信号处理要用的基带实信号： 0()()cos(2)x t a t f t π= 首先必须明确一个实信号()t x 的正频率分量所对应的信号()t z 是一个复信号，其实部为原信号()t x ，而其虚部为原信号()t x 的希尔伯特（Hilbet ）变换。()t z 被称为()t x 的解析表示，同时把()t z 的实部称为()t x 的同相分量，而把()t z 的虚部称为()t x 的正交分量。那么这个解析信号也就是我们常说的IQ 信号！！ 解析信号是我们做信号处理中优先考虑使用的信号，因为使用解析信号可以带来诸多的好处。那么上述信号对应的解析信号是： 00()()cos(2)()sin(2)z t a t f t ja t f t ππ=- 2、发射机发出的信号是调制后的实信号 ： 首先必须明确发射机发射的是实信号。实信号()t x 经过调制加上载频之后： 0()()cos(22)c s t a t f t f t ππ=+ 3、接收机处，为了得到有用信号的基带解析信号，用正交解调来处理中频信号： 正交解调也叫正交基带变换，将接收机的中频信号解调成基带解析信号【IQ 信号】。 ()()()()()()()00cos 2sin 2I Q Z t a t f t ja t f t Z t Z t ππ=+=+ 其中，()I Z t 和()Q Z t 分别为基带信号的同相分量和正交分量，或称I 路分量和Q 路 分量。 4、正交解调方法 现今，正交解调有许多方法，如FFT 法、希尔伯特变换法、数字内插法、直接数字混频法、直接乘x x cos /sin 法等。直接数字混频法与模拟解调原理一样，是理想的解调，相比其他方法而言，具有精度高、误差小的特点，但其电路复杂，要求高。希尔伯特法是在中频
1、假设我们信号处理要用的基带实信号： x (t ) = a (t ) cos(2f 0t ) 首先必须明确一个实信号 x (t )的正频率分量所对应的信号 z (t ) 是一个复信号，其实部为原信号 x (t )，而其虚部为原信号 x (t )的希尔伯特（Hilbet ）变换。 z (t ) 被称为 x (t )的解析表示，同时把 z (t ) 的实部称为 x (t )的同相分量，而把 z (t ) 的虚部称为 x (t )的正交分量。那 么这个解析信号也就是我们常说的 IQ 信号！！ 解析信号是我们做信号处理中优先考虑使用的信号，因为使用解析信号可以带来诸多的 好处。那么上述信号对应的解析信号是： z (t ) = a (t ) c os(2 f 0t ) - ja (t )sin(2f 0t ) 2、发射机发出的信号是调制后的实信号 ： 首先必须明确发射机发射的是实信号。实信号 x (t )经过调制加上载频之后： s (t ) = a (t ) cos(2 f 0t + 2f c t ) 3、接收机处，为了得到有用信号的基带解析信号，用正交解调来处理中频信号： 正交解调也叫正交基带变换，将接收机的中频信号解调成基带解析信号【IQ 信号】。 Z (t ) = a (t )cos (2 f 0t ) + ja (t )sin (2f 0t ) = Z I (t ) + Z Q (t ) 其中， Z I (t ) 和 Z Q (t ) 分别为基带信号的同相分量和正交分量，或称 I 路分量和 Q 路 分量。 4、正交解调方法 现今，正交解调有许多方法，如 FFT 法、希尔伯特变换法、数字内插法、直接数字混频法、直接乘sin x / cos x 法等。直接数字混频法与模拟解调原理一样，是理想的解调，相比 其他方法而言，具有精度高、误差小的特点，但其电路复杂，要求高。希尔伯特法是在中频
万方数据
多采样率数字信号处理及其MATLAB仿真 作者：黄硕， 魏亚楠， 安永丽 作者单位：唐山钢铁股份有限公司,唐山,063016 刊名： 科技资讯 英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 年，卷(期)：2009，(23) 引用次数：0次 参考文献(3条) 1.杨小牛.楼才义.徐建良软件无线电原理与应用 2005 2.李忠琦.凌翔.胡剑浩软件无线电架构研究[期刊论文]-电信科学 2007(7) 3.尹健华试论软件无线电技术及其应用[期刊论文]-企业技术开发(学术版) 2007(8) 相似文献(10条) 1.学位论文赵启敏中频采样技术的分析与研究2004 该课题结合数字软件化雷达的研制,研究了数字软件化雷达中频采样技术的实现以及对雷达主要技术指标的影响.该论文针对传统模拟相参正交采样技术存在的不足,论述了基于A/D变换和数字下变频的中频采样方法,并在此基础上设计了中频采样数据采集卡,并对该硬件进行了调试和试验,试验结果证明,中频采样技术比传统模拟相参正交采样技术更具优势,较好的解决了传统模拟相参正交采样中存在的幅相误差问题,以及该采集卡具有小的孔径抖动,可以满足中频采样的要求.该论文在中频采样技术中首先研究了数据采集技术对雷达性能的影响,接着根据目前数字下变频器件自身的限制不能适应高速数据流的问题,详细研究了利用欠采样技术的镜频加数字下变频实现解调的方法,以及一种利用多速率信号处理技术将抽取和滤波提前的数字下变频的高效结构,通过仿真证明此两种方法都能较好的解决硬件本身限制与高速数据流不匹配的问题,并通过分析得出此数字下变频的高效结构的运算量大大低于传统数字下变频的运算量.此外该论文还着重讨论了孔径抖动对雷达各项性能的影响. 2.期刊论文张明珊.孟利民.ZHANG Ming-shan.MENG Li-min基于频域采样技术的软件无线电接收机-浙江工业大学学报2005,33(1) 目前软件无线电面临的一个难题是如何对高工作频带内的射频信号进行直接模/数转换.利用频域采样技术提出了一种接收信号进行处理的方法,并用数学理论证明了它的可行性,最后还给出了软件无线电接收机模型.其关键思想是提取接收信号的频域成份,然后在频域中对信号进行处理.这种方法大大降低了A/D转换器的要求,从而使得实现软件无线电接收机成为可能,对当前微电子工艺下的软件无线电系统设计带来很大的理论意义和实用价值,而且克服了传统Rake接收机的一些缺点,特别适合于多径丰富的无线环境. 3.学位论文杨清海软件无线电的功能实现2001 1992年，JeoMitola提出了软件无线电的概念，很快引起了国际通信界的关注。软件无线电结构的关键是在尽可能靠近天线的地方使用宽带A／D和 D／A变换器，将尽可能多的无线电功能用软件来定义，从而实现电台在各种网络中的通用性及电台功能升级换代的连续性，软件无线电已成为无线通信的一个主要发展方向。特别是近年来，软件无线电已经不再仅仅局限于军事方面，在GSMMOU会议中，软件无线电被描述成GSM继续发展进步的基础，甚至被称为第三代（3G）全球移动通信实现的技术基础。本文主要探讨软件无线电思想在接收机设计中的应用，论证了系统硬件实现方案和软件实现方案。重点讨论了用到的信号采样技术和数字信号处理技术，包括多速率信号处理、FIR滤波器的多相结构、低通滤波、免混频正交解调和信号的带通采样技术。最后优化了解调算法，利用我们的试验平台实现了AM、FM、SSB和ASK、FSK、PSK信号解调。 4.学位论文洪亮高速并行交替采样ADC系统的研究与实现2009 模数转换器(ADC)是数字信号处理系统的关键组成部分，广泛应用于通信、雷达、测试仪器等领域。随着超宽带雷达技术研究的深入和软件无线电技术的发展，对ADC的速度和精度的要求越来越高，ADC已经成为现代信号处理的瓶颈。在给定的工艺下，ADC工作的最大采样速率受限于它的分辨率，单片ADC芯片很难同时满足高速高精度的要求，而并行交替采样ADC(TIADC)结构是突破这一瓶颈的有效方法之一。 这种方法在前端利用M片采样率为fs/M的ADC并行交替采样，在后端进行拼接使得整个系统的采样率达到fs。然而受到制造工艺的局限，通道失配误差如偏置误差、增益误差、时间偏差和带宽失配误差的存在，将严重降低系统的信纳比(SINAD)和无杂散动态范围(SFDR)。 本论文主要包括三方面的工作。首先，深入研究了并行交替采样技术，对TIADC结构的通道失配误差进行了全面的分析，特别是对带宽失配误差进行了建模分析，给出了四种通道失配误差联合作用于信号的信号频谱，以及系统设计时误差的容忍范围。 其次，通过合理的近似，提出了通道失配误差的测量算法和联合校正算法，其中关键的是时间偏差和带宽失配误差的联合估算与校正，它是在周期非均匀采样信号完美重构基础上提出来的，并通过仿真验证了算法的有效性。 最后，设计了一个基于并行交替采样技术的12bit420MSPS的高速数据采集系统，该系统由两片12bit210MSPS的AD9430组成。其中，结合系统设计进行的信号完整性分析对高速电路的设计具有一定的指导意义。 5.期刊论文王宏.刘丽.宋晓峰.WANG Hong.LIU Li.SONG Xiaofeng基于频域采样技术的软件无线电接收机-现代电子技术2006,29(23) 目前软件无线电面临的一个难题是如何对高工作频带内的射频信号进行直接模/数转换.利用频域采样技术提出了一种接收信号进行处理的方法,并用数学理论证明了他的可行性,最后还给出了软件无线电接收机模型.其关键思想是提取接收信号的频域成份,然后在频域中对信号进行处理.这种方法大大降低了A/D转换器的要求,对当前微电子工艺下的软件无线电系统设计有很大的理论意义和实用价值,而且克服了传统Rake接收机的一些缺点,特别适合于多径丰富的无线环境. 6.学位论文李裕多信道软件无线电接收机实现技术研究2003 软件无线电的基本思想是将宽带A/D及D/A尽可能靠近天线,将无线电台的各种功能在一个开放性、模块化的通用硬件平台上尽可能多的用软件来实现.软件无线电已成为移动通信中的关键技术之一.本文主要研究了软件无线电接收机中的相关理论及实现方案并进行了相应的系统仿真.本文首先深入讨论了软件无线电接收机的基本理论:采样技术、多速率信号处理和调制解调算法.在此基础上研究了下变频技术和带通采样技术在并行多信道接收机中的应用,提出了利用CIC,HBF和FIR级联设计下变频器的方案,并完成了系统仿真.然后深入研究了多相滤波技术在信道化接收机中的应用,推导和建立了实信号接收机的数学模型,给出了真实信道中心频率和带宽的计算公式,简要分析了算法复杂度,最后完成了基于此模型的4信道软件无线电接收机的系统仿真.本文所建立的两个系统作为后续研究的基础平台,可以利用其移植各种通信系统,并分析系统性能,具有一定的应用价值.
一种高性能数字中频接收机的设计及实现Ξ 王金础 杨正远 (潮流信息技术有限公司 成都610021) 【摘要】 采用中频回波和中频相参信号联合相干处理,现场采样,现场处理,远程传输的体系结构实现了高性能数字中频雷达接收机,其性能可以满足现代高性能雷达系统的需要。 【关键词】 数字中频,F I R滤波,线性动态范围,镜频抑制比 D esign and I m p lem en tati on of a H igh2p erfo rm ance D igital IF R eceiver W ANG J i n-chu YANG Zheng-yuan (T ide Info r m ati on T echno logy Co.L td. Chengdu610021)【Abstract】 A h igh perfo r m ance digital IF radar receiver w h ich uses IF echo and COHO j o int p rocess algo2 rithm,field samp ling,field p rocessing and remo te trans m issi on is introduced.Its perfo r m ance can m eet the require2 m ents of modern h igh2perfo r m ance radar system. 【Key words】 digital IF,F I R filter,linear dynam ic range,i m age supp ressi on rati o 1 引 言 随着高速AD变换和D SP技术的发展,数字中频接收技术将是提高现代雷达性能的重要技术之一。模拟正交接收机由于受模拟电路的限制,其I Q 的幅相误差较大,而I Q的幅相误差会严重影响雷达的整机性能〔1,2〕,为改善I Q的质量往往需要进行复杂的校正处理〔3〕。数字中频利用中频直接采样,通过数字信号处理获得视频I Q信号,具有I Q镜频抑制比高、线性动态范围大、体积小、重量轻、一致性好等优点,是现代高性能雷达的发展方向。 2 中频处理 2.1 常用方法 目前数字中频处理算法很多,工程实现主要采用无下变频的正交插值滤波法,低通滤波法,希尔伯特变换法,B essel或Sinc插值法等〔4,5〕以及采用类似模拟接收机结构的N CO+L PF方案等。数字中频处理利用雷达中频信号虽然频率较高,但是其有用信号的频谱分布并不充满整个频带,所以可欠采样而保证信号的有用频谱不产生混迭,从而得到正确的I Q信号。而无下变频中频处理同时还利用了频谱的混迭反射原理,将中频载频映射至零频,实现中频至视频的下变频,采用该方案的数字中频接收机其特点是AD采样速率和中频频率之间须满足〔4〕 f0= 2M-1 4f S (1)式中:f0为中频频率,f S为AD采样率。同时,为满足频谱间隔要求,要求f S>2B(B为中频信号带宽),一般为了降低后续滤波的运算量,可选用4B 采样。采用该法的优点是运算量较小,实现较为方便,但其亦有许多不足之处。首先是无法抑制中频采样中的直流分量,影响了数字中频的低端性能。同时根据式1,AD的采样率和中频频率之间为等式,限制了中频频率和AD采样率的选择,而对中频频率较高的系统,很可能无法找到合适的AD采样率;同时这类方案只适用于全相参雷达系统而无法用于中频相参雷达。采用N CO+L PF的数字中频目前在通信系统中应用较多,但由于目前雷达系统中频综一般不提供数字相位码,若采用固定N CO频率设置,则没有充分利用COHO信息,N CO无法正确跟踪中频的漂移,从而会影响I Q的质量。 2.2 联合相干中频处理 由于采用式(1)采样的数字中频性能受到限制,因而我们采用了对中频回波和COHO信号进行联合采样及相干处理的方法。通过对COHO信号进行数字处理获得相干信息,对IF回波根据发射脉宽以及中频频率进行匹配滤波而得到回波信息,并对两者进行相干处理获得I Q。在匹配滤波中,为实现高镜频抑制比和宽带输出,匹配滤波采用四组可编程 2002年1月现代雷达第1期Ξ
数字化接收机正交解调理论分析与实现 摘 要：通过对数字化接收机正交解调理论以及一些常见模型的分析，可以得出正交解调所具有的不同于单通道数字化接收机的特点。另外，选取了MAXIM 公司的MAX2451正交解调芯片进行了分析和外围设计，并对后端的数字信号处理部分也进行了相应的分析。 关键词：正交解调 数字化接收机 MAX2451 数字信号处理 1．正交解调理论分析 自然界的物理可实现信号都是实信号，而实信号的频谱具有共轭对称性，即满足： ()()f X f X -=* （1） 即实信号的正负频率幅度分量是对称的，而它们的相位分量是正好相反的。对于任意一个实信号，只需由其正频率分量部分或负频率分量部分就可以完整描述，而不会丢失任何信息，也不会产生虚假信号。 定义希尔伯特（Hilbet ）变换为： ()[]()ττπd t t x t x H ?∞ +∞--=1 （2） 对()t x 的希尔伯特（Hilbet ）变换，有： ()()()[]t x jH t x t z += （3） 即只取正频率分量部分，可以得到一个新信号()t z ，它的频谱()f Z 可表示为： ()()()?????<=>=0 0002f f f X f f X f Z （4） 0>f 的分量加倍是为了使()t z 与原信号()t x 的能量相等。
可见，一个实信号()t x 的正频率分量所对应的信号()t z 是一个复信号，其实部为原信号()t x ，而其虚部为原信号()t x 的希尔伯特（Hilbet ）变换。()t z 被称为()t x 的解析表示，同时把()t z 的实部称为()t x 的同相分量，而把()t z 的虚部称为()t x 的正交分量。之所以把()t z 的实部与虚部称为正交是因为 ()()[]0=??+∞ ∞-dt t x H t x （5） 一个复信号()t z 可以用极坐标表示： ()()()t j e t a t z ??= （6）式中，()t a 表示()t z 的瞬时包络，由下式给出： ()()[]()[]t z t z t a 22Im Re += （7） ()t ?表示()t z 的瞬时相位，由下式给出： ()()[]()[]? ???? ?=t z t z t Re Im arctan ? （8） 而复信号()t z 的瞬时角频率()t ω可表示为： ()()()()()? ???????????==t x t x H dt d dt t d t arctan ?ω （9） 可见，通过解析信号很容易获得信号的三个特征参数：即瞬时幅度，瞬时相位和瞬时频率，而这三个特征参数是信号分析、参数测量或识别解调的基础，因此，一个实信号的解析表示（正交分解）在信号处理中有着极其重要的作用，而在接收端进行正交解调就显得十分重要。 一个载频为c ω的实调制信号可以表示为： ()()()[]t t t a t x c θω+=cos （10） 则其复信号解析式为： ()()()[]()()[]t t t ja t t t a t z c c θωθω+++=sin cos （11） 其中，()t a 表示()t z 的瞬时包络，()()t t t c θωφ+=表示信号的瞬时相位，而
1 第2章 正交欠采样理论基础 2.1 基本采样理论 Nyquist 采样定理：设有一个频率带限信号x (t )，其频带限制在(0，f H )内，如果以不小于f s =2f H 的采样速率对x (t )进行等间隔采样，得到时间离散的采样信号x (n )=x (nT s )(其中T s =1/f s 称为采样间隔)，则原信号x (t )将被所得到的采样值x (n )完全地确定。 该定理说明：如果以不低于信号最高频率两倍的采样率对带限信号进行采样，那么所得到的离散信号采样值就能准确地确定原信号。 2.2 带通信号采样理论 Nyquist 采样定理只讨论了其频谱分布在(0，f H )上的基带信号的采样问题，如果信号的频率分布在某一有限的频带(f L ，f H )上时，根据Nyquist 采样定理仍然可以按f s ≥2f H 的采样速率进行采样。但是当f H ?B ＝f H －f L 时，即当信号的最高频率f H 远远大于其信号带宽B 时，若仍然按照Nyquist 采样定理来采样的话，则采样频率会很高，以致很难实现。 带通信号本身带宽并不一定很宽，能否用比Nyquist 采样率更低的速率来采样呢？甚至以两倍带宽的采样率来采样呢？ 带通信号采样定理：设一个频率带限信号x (t )，其频带限制在（f L ，f H ）内，如果其采样速率f s 满足： 1 2)(2++= n f f f H L s （2-1） 式中，n 取能满足)(2L H s f f f -≥的最大正整数，则用f s 进行等间隔采样所得到的信号采样值能精确地确定原信号x (t )。 或者： 221 H L s f f f n n ≤≤ +，n 为L H L f f f -值的整数部分。(通信原理) 式（2-1）用带通信号的中心频率f 0和频带宽度B 也可以表示为：