信道化接收机
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专利名称:X波段宽带高分辨率数字信道化接收机
专利类型:实用新型专利
发明人:赵熠明,马飒飒,刘健,陈雄方,杨一飞,刘林艳,夏明飞,赵守伟
申请号:CN201120299975.0
申请日:20110817
公开号:CN202160172U
公开日:
20120307
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:一种X波段宽带高分辨率数字信道化接收机。
该X波段数字信道化接收机包括一个数字接收机、一个X波段前端接收通道。
X波段前端接收通道是由一个X波段天线、一个限幅器、一个低噪声放大器LNA、一个X波段接收前端构成的接收通道;X波段接收前端由一个X波段八通道预选滤波器、一个高稳定低相噪的100MHz晶振、一个锁相频率合成器PLL、一个混频器等元器件构成,数字接收机由一个锁相频率合成器PLL、一个模数转换芯片ADC和两个可编程逻辑器件FPGA构成。
该接收机不仅能实现常规的信号接收处理功能,而且能方便地实现接收机在需要较宽工作频带、高动态范围和高分辨精度场合的应用,克服了传统接收机工作频带不够宽、频率分辨率不够高、动态范围不够大的技术问题。
申请人:赵熠明
地址:225000 江苏省扬州市广陵区解放北路99号8幢204室
国籍:CN
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宽带数字信道化接收机综述作者:郑保佐来源:《数字技术与应用》2018年第05期摘要:本文分析了数字信道化接收机的系统结构,研究了数字信道化接收机技术的发展趋势。
关键词:宽带;数字信道化接收机;处理技术中图分类号:TN851 文献标识码:A 文章编号:1007-9416(2018)05-0037-01数字信道化接收机是一种基于数字信道化滤波器组形成的结构设计模式,它可分为不同的类型,而数字信道化接收机在实践中具有一定的灵活性,可以提升工作效率。
1 数字信道化接收机的系统结构1.1 单通道的数字信道化接收机单通道的信道化接收机主要是通过不同接收机并联形成不同的信道接受模式,通过构建多通道的数字信道化接收方式,不同的子信道的接收机结构相对较为完整。
1.2 中频数字信道化接收机中频数字信道化接收机是一种基于模拟混频器和滤波器进行信道的划分整理,利用采样以及数字信号处理的方式加强控制管理的结构模式。
但是,此种模式缺乏稳定性与灵活性。
而DDC类型的数字信道化接收机,可以对射频信号进行采样,在利用数字混频以及滤波对信道进行划分,这样就可以凸显数字电路以及数字信号的优势特征,但是此种模式在系统接受宽带以及动态范围的过程中会受到ADC的性能限制与影响。
单通道的数字信道化接收机的子信道是独立的,可以对其进行独立的设计,且灵活性相对较高,系统中的硬件资源利用效率则相对较低,在其需要数目种类较多的子信道的时候,就会导致硬件资源过度消耗,其结构相对较为复杂,而单通道的数字信道化接收机职能在少量的子信道系统中应用[1]。
1.3 FFT类型的的数字信道化接收机快速傅里叶变换是一种应用较为频繁的信道技术,而通过FFT则可以构建平频域滤波器,进而对频域信道进行分析。
但是频域滤波器的频率呈现Sinc函数,其阻带衰呈现减低的状态,对此,可以利用视域家窗户的方式增强滤波器组的整体性能,也就是一种将STET作为核心技术的信道化接收机类型,此种数字信道化结构在实践中运算效率相对较高,且其系统相对较为简单,可以保障接收机分布均匀的效果。
射频数字接收机的信道化技术研究I. 引言A. 研究背景及意义B. 国内外研究现状C. 研究内容及主要贡献II. 射频数字接收机基础知识A. 射频信号的特点及处理B. 数字信号的特点及处理C. 射频数字接收机的基本原理III. 信道化技术的研究A. 信道化技术的基本概念和分类B. 信道化技术的特点及分类应用C. 常见的信道化技术比较分析IV. 射频数字接收机中应用信道化技术的研究A. 信道化技术在射频数字接收机中的原理B. 基于信道化技术的射频数字接收机设计C. 实验结果及分析V. 结论与展望A. 研究成果总结B. 研究不足及未来研究方向I. 引言射频数字接收机是硬件无线电通信系统中不可或缺的一部分,其主要作用是将接收到的射频信号转换为数字信号,供后续的数字信号处理模块使用。
数字化后的信号可以进行更加灵活、精准的处理和分析,可以提高接收机的性能和灵活性。
信道化技术作为一种数字通信技术,旨在提高数字信号的抗干扰性和可靠性,通过对信号进行编码和解码,实现信号的传输、保护和控制等功能,也被广泛应用于射频数字接收机中。
本论文主要研究射频数字接收机的信道化技术,分析不同的信道化技术在射频数字接收机中的应用效果,并探讨其优缺点及改进措施,以期提高射频数字接收机的性能和适应性。
本章节主要介绍研究背景及意义、国内外研究现状和研究内容及主要贡献三个方面。
A. 研究背景及意义随着科技的不断发展,无线电通信已成为现代社会中不可或缺的一部分,无线电设备也越来越广泛地应用于军事、民用、航空航天、物联网等各个领域。
射频数字接收机作为无线电通信系统中的核心部件,其应用需要提高传输速率、传输距离、抗干扰性等性能。
信道化技术可以提高数字信号的抗干扰性和可靠性,对于射频数字接收机的性能提升具有重要意义。
B. 国内外研究现状国内外广泛开展了数字通信和射频数字接收机研究。
相关研究成果表明:在射频数字接收机中应用信道化技术,可以提高数字信号的抗干扰性、误码率和系统容错率。
《雷达对抗原理》(赵国庆著)课后答案免费下载《雷达对抗原理》(赵国庆著)内容提要第1章雷达对抗概述1.1 雷达对抗的基本概念及含义1.1.1 雷达对抗的含义及重要性1.1.2 雷达对抗的基本原理及主要技术特点1.1.3 雷达对抗与电子战1.2 雷达对抗的信号环境1.2.1 现代雷达对抗信号环境的特点1.2.2 信号环境在雷达对抗设备中的描述和参数1.3 雷达侦察概述1.3.1 雷达侦察的任务与分类1.3.2 雷达侦察的技术特点1.3.3 雷达侦察设备的基本组成1.4 雷达干扰概述1.4.1 雷达干扰技术的分类1.4.2 雷达干扰设备的基本组成习题一参考文献第2章雷达信号频率的测量2.1 概述2.1.1 雷达信号频率测量的重要性2.1.2 测频系统的主要技术指标2.1.3 现代测频技术分类2.2 频率搜索接收机2.2.1 搜索式超外差接收机2.2.2 射频调谐晶体视频接收机2.2.3 频率搜索形式2.2.4 频率搜索速度的选择2.3 比相法瞬时测频接收机2.3.1 微波鉴相器2.3.2 极性量化器的基本工原理2.3.3 多路鉴相器的并行运用2.3.4 对同时到达信号的分析与检测2.3.5 测频误差分析2.3.6 比相法瞬时测频接收机的组成及主要技术参数 2.4 信道化接收机2.4.1 基本工作原理2.4.2 信道化接收机存在的问题2.4.3 信道化接收机的特点和应用 2.5 压缩接收机2.5.1 Chirp变换原理2.5.2 表声波压缩接收机的工作原理 2.5.3 压缩接收机的参数2.6 声光接收机2.6.1 声光调制器2.6.2 空域傅立叶变换原理2.6.3 声光接收机的工作原理2.6.4 声光接收机的主要特点习题二参考文献 ?第3章雷达的方向测量和定位3.1 概述3.1.1 测向的目的3.1.2 测向的方法3.1.3 测向系统的主要技术指标3.2 振幅法测向3.2.1 波束搜索法测向技术3.2.2 全向振幅单脉冲测向技术3.2.3 多波束测向技术3.3 相位法测向3.3.1 数字式相位干涉仪测向技术3.3.2 线性相位多模圆阵测向技术3.4 对雷达的定位3.4.1 单点定位3.4.2 多点定位习题三参考文献 ?第4章雷达侦察的信号处理4.1 概述4.1.1 信号处理的任务和主要技术要求 4.1.2 信号处理的基本流程和工作原理 4.2 对雷达信号时域参数的'测量4.2.1 tTOA的测量4.2.2 PW的测量4.2.3?AP的测量4.3 雷达侦察信号的预处理4.3.1 对已知雷达信号的预处理4.3.2 对未知信号的预处理4.4 对雷达信号的主处理4.4.1 对已知雷达信号的主处理4.4.2 对未知雷达信号的主处理4.5 数字接收机和数字信号处理4.5.1 数字接收机4.5.2 数字测频4.5.3 数字测向4.5.4 信号脉内调制的分析习题四参考文献 ?第5章雷达侦察作用距离与截获概率5.1 侦察系统的灵敏度5.1.1 切线信号灵敏度PTSS和工作灵敏度POPS的定义 5.1.2 切线信号灵敏度PTSS的分析计算5.1.3 工作灵敏度的换算5.2 侦察作用距离5.2.1 简化侦察方程5.2.2 修正侦察方程5.2.3 侦察的直视距离5.2.4 侦察作用距离Rr对雷达作用距离Ra的优势 5.2.5 对雷达旁瓣信号的侦察5.3 侦察截获概率与截获时间5.3.1 前端的截获概率和截获时间5.3.2 系统截获概率和截获时间习题五参考文献第6章遮盖性干扰6.1 概述6.1.1 遮盖性干扰的作用和分类6.1.2 遮盖性干扰的效果度量6.1.3 最佳遮盖干扰波形6.2 射频噪声干扰6.2.1 射频噪声干扰对雷达接收机的作用6.2.2 射频噪声干扰对信号检测的影响6.3 噪声调幅干扰6.3.1 噪声调幅干扰的统计特性6.3.2 噪声调幅干扰对雷达接收机的作用 6.3.3 噪声调幅干扰对信号检测的影响 6.4 噪声调频干扰6.4.1 噪声调频干扰的统计特性6.4.2 噪声调频干扰对雷达接收机的作用 6.4.3 噪声调频干扰对信号检测的影响 6.5 噪声调相干扰6.5.1 噪声调相干扰的统计特性6.5.2 影响噪声调相干扰信号效果的因素 6.6 脉冲干扰习题六参考文献第7章欺骗性干扰7.1 概述7.1.1 欺骗性干扰的作用7.1.2 欺骗性干扰的分类7.1.3 欺骗性干扰的效果度量7.2 对雷达距离信息的欺骗7.2.1 雷达对目标距离信息的检测和跟踪7.2.2 对脉冲雷达距离信息的欺骗7.2.3 对连续波调频测距雷达距离信息的欺骗 7.3 对雷达角度信息的欺骗7.3.1 雷达对目标角度信息的检测和跟踪7.3.2 对圆锥扫描角度跟踪系统的干扰7.3.3 对线性扫描角度跟踪系统的干扰7.3.4 对单脉冲角度跟踪系统的干扰7.4 对雷达速度信息的欺骗7.4.1 雷达对目标速度信息的检测和跟踪7.4.2 对测速跟踪系统的干扰7.5 对跟踪雷达AGC电路的干扰7.5.1 跟踪雷达AGC电路7.5.2 对AGC控制系统的干扰习题七参考文献第8章干扰机构成及干扰能量计算8.1 干扰机的基本组成和主要性能要求8.1.1 干扰机的基本组成8.1.2 干扰机的主要性能要求8.2 干扰机的有效干扰空间8.2.1 干扰方程8.2.2 干扰机的时间计算8.3 干扰机的收发隔离和效果监视8.3.1 收发隔离8.3.2 效果监视8.4 射频信号存储技术8.4.1 模拟储频技术(ARFM)8.4.2 数字储频技术(DRFM)8.5 载频移频技术8.5.1 由行波管移相放大器构成的载频移频电路 8.5.2 由固态移相器构成的载频移频电路习题八参考文献第9章对雷达的无源对抗技术9.1 箔条干扰9.1.1 箔条干扰的一般特性9.1.2 箔条的有效反射面积9.1.3 箔条的频率响应9.1.4 箔条干扰的极化特性9.1.5 箔条回波信号的频谱9.1.6 箔条的战术应用9.2 反射器9.2.1 角反射器9.2.2 龙伯透镜反射器9.3 假目标和雷达诱饵9.3.1 带有发动机的假目标9.3.2 火箭式雷达诱饵9.3.3 投掷式雷达诱饵9.3.4 拖曳式雷达诱饵9.4 隐身技术习题九参考文献《雷达对抗原理》(赵国庆著)目录该书系统介绍了雷达对抗的基本原理,系统的组成,应用的主要技术等。
1.信道化接收机MATLAB仿真代码:clc;clear;f1=2000;f2=5000;%测频范围f=input('输入待测频率 (MHz) ');if f>=f1&&f<=f2m1=4;m2=4;m3=4;%各分路器均设为5,分路器结构u=(f2-f1)/(m1*m2*m3);%频率分辨力ur=[0,0,0];%为各分路器中放带宽提供缓存ur(1)=(f2-f1)/m1; %写入各分路器中放带宽ur(2)=(f2-f1)/(m1*m2);ur(3)=(f2-f1)/(m1*m2*m3);fi=[0,0,0];%为各分路器中频频率提供缓存fi(1)=ceil(((f2-f1)/2)*1.2);%写入各分路中频频率fi(2)=ceil((ur(1)/2)*1.2);fi(3)=ceil((ur(2)/2)*1.6);fl=zeros(3,4);for j=1:1:4fl(1,j)=f1-fi(1)+(j-0.5)*ur(1);%第一本振组fl(2,j)=(fi(1)-ur(1)/2)-fi(2)+(j-0.5)*ur(2);%第二本振组fl(3,j)=(fi(2)-ur(2)/2)-fi(3)+(j-0.5)*ur(3);%第三本振组endnum=zeros(1,3);%为每层的信道提供缓存for k=1:3j=1;while j<=4if f-fl(k,j)>=fi(k)-ur(k)/2&&f-fl(k,j)<=fi(k)+ur(k)/2 f=f-fl(k,j);num(k)=j-1;break;else j=j+1;endendendf=f1+num(1)*ur(1)+num(2)*ur(2)+num(3)*ur(3)+u/2;%进行频率估计fprintf('估计频率为 %f MHz\n',f);else disp('不在测频范围内 ');end仿真结果:。
一种实信号偶型排列信道化IFM接收机王 开,束 坤(船舶重工集团公司723所,扬州225001)摘要:在输入为实信号、滤波器组为偶型排列并且50%重叠的情况下,推导出多相滤波信道化接收机的高效结构,利用Hilbert变换将0信道的实数信号变为复解析信号,然后进行CORDIC算法测相、一阶差分算法测频。
通过仿真实验证明该设计方案的正确性与可行性。
关键词:信道化接收机;多相滤波器;CORDIC算法;瞬时测频中图分类号:TN971.1 文献标识码:B 文章编号:CN32‐1413(2014)01‐0104‐05AChannelizedIFMReceiverBasedonRealSignalEven‐arrangementWANGKai,SHUKun(The723InstituteofCSIC,Yangzhou225001,China)Abstract:Incasethattheinputisrealsignal,thefiltergroupiseven‐arrangementand50%overlap‐ping,thispapereducestheefficientstructureofchannelizedreceiverbasedonpolyphasefilter,usesHilberttransformationtotransformtherealsignalofchannelzerointopluralanalysissignal,andthenperformsthephasemeasurementbyCORDICalgorithmandfrequencymeasurementbyone‐orderdifferencealgorithm.Thesimulationresultsprovethecorrectnessandfeasibilityofthedesignscheme.Keywords:channelizedreceiver;polyphasefilter;CORDICalgorithm;instantaneousfrequencymeasurement收稿日期:201311280 引 言在现代电子战战场上,日益严峻的电磁环境要求设计出的电子战接收机具有宽频率覆盖范围、高灵敏度、较大动态范围以及同时到达信号检测和实时处理的能力[1]。
软件无线电信道化接收机模型的研究课程名称:数理统计院 (系) :计算机与通信学院学号: S0*******姓名:许名松2009年6月26日软件无线电信道化接收机模型的研究摘要:本文首先分别就单通道软件无线电接收机数学模型和并行多通道软件无线电接收机数学模型进行了分析。
在此基础上,再针对软件无线电接收机存在的主要问题提出了软件无线电信道化接收机模型的概念,并且构建了复、实信号多相滤波器组信道化接收机数学模型。
最后还对实信号多相滤波器组信道化接收机数学模型进行了仿真。
关键词:软件无线电接收机,软件无线电,数学模型1.软件无线电的三种结构形式在软件接收机的前端,A/D 起着关键作用,因为A/D 不同的采样方式决定了射频处理前端的组成结构,也影响了其后DSP 平台的处理方式和对处理速度的不同要求;而且A/D 的性能也严重制约整个软件无线电性能的提高。
对应A/D 对射频模拟信号的不同采样方式,我们可以总结出图1所示的四种典型的软件无线电结构:全宽开射频低通采样软件无线电结构、射频直接带通采样软件无线电结构、中频低通采样软件无线电结构、宽带中频带通采样软件无线电结构,后两种结构很相似归一为图1c )由于软件无线电的工作频段位于0.1MHz~2GHz 之间,射频全宽开的低通采样软件无线电结构对于某些工作频段较高的场合显然是不适用的。
若最高频率f max =2GHz ,考虑到前置超宽带滤波器的矩形系数r =2时,即使允许过渡带混叠,最低采样速率也应满足:f s ≥(r+1)f max =6GHz如此高采样速率的ADC 和DAC 目前显然是无法实现的,尤其是当需要采用大动态、多位数器件时就更加困难。
而且对这种前端完全宽开的软件无线电,即前置滤波器带宽为整个工作带宽,由于同时进入接收通道的信号数大幅度上升,对动态范围的要求就更高,给工程实现带来了极大的难度。
所以,射频全宽开的低通采样软件无线电结构一般只适用于工作带宽不是非常宽的场合,例如短波HF 频段(0.1MHz ~30MHz)或者是超短波VHF图1.1a ) 射频全宽开低通采样软件无线电结构频段(30MHz~100MHz),尤其是HF频段,根据目前的器件水平采用这种结构来实现是有可能的,因为此时要求A/D变换器的采样速率为100MHz以内,目前14位的A/D已基本达到了这个要求。
第一章 基于多相滤波的数字信道化接收理论及仿真1.1电子侦察背景下软件无线电接收机分析 ****************段名兴*********************文凤2.1.1 软件无线电中的数字接收机软件无线电中的数字接收机主要由三大部分组成,第一部分是对从天线接收下来的射频信号进行处理,第二部分是高速的模数转换(A/D ),最后是数字部分的信号处理单元(DSP ),如下图2-1。
图2-1 软件无线电数字接收机三大主要部分基于软件无线电的思想,应尽量简化射频端的处理,让A/D 转换尽可能地靠近天线去完成模拟信号的数字化,用尽可能多得软件去对数字信号进行处理,实现各种功能和指标。
故模数转换器(ADC )起着十分关键的作用,它在数字接收机中的工作位置不仅决定了射频前端的组成结构,也影响着后面数字信号处理的方式和指标要求,而目前比较成熟和可实行的方案是对中频信号进行A/D 变换,即射频前端把信号混频到中频,再A/D 变换后进行DSP 处理,DSP 处理单元中先对数字信号进行数字下变频(DDC ),再对下变频后的基带信号进行处理。
这种数字中频接收机常见的有单通道数字接收机和并行多通道数字接收机。
所谓单通道软件无线电接收机是指接收机在同一时刻只能对所选择的一个中心频点上的信号进行解调分析。
其结构框图如下:H(w)为抽FIR 滤波器级联实现。
I(m)和Q(m)分别称为信号的同相分量和正交分量,对信号进行接收解调的目的实际上就是提取这两个分量,由这两个量提取出原始信号的瞬时频率、瞬时相位和瞬时幅度。
从图可知,A/D 转换后的数字信号,在进行数字下变频时,数字混频中0cos()w n 和0sin()w n 这两个信号可看作本振信号,其决定了中心频率为0w 的待处理信号下变频到基带进行处理。
这说明了单通道软件无线电数字接收机的一个重要缺点:不能同时接收多个频点的信号,而这在电子侦察系统中是十分不利的,截获概率低。
微波光子信道化接收机及其关键技术研究微波光子信道化接收机及其关键技术研究摘要:随着信息通信技术的飞速发展,微波光子信道化接收机技术被广泛研究。
本文针对微波光子信道化接收机的原理、结构、关键技术进行探讨,并分析了当前研究的热点和挑战。
通过对该领域的深入研究,将为实现高速、高带宽的通信网络做出贡献。
一、引言随着现代通信技术的快速发展,对高性能通信网络的需求日益增长。
微波光子技术是一种将微波信号转换成光信号传输的技术,其具有超高带宽、大容量和低损耗的特点,成为实现高速、高带宽通信网络的重要手段之一。
而微波光子信道化接收机作为微波光子技术的关键组成部分,对实现高性能通信网络起着至关重要的作用。
二、微波光子信道化接收机原理微波光子信道化接收机是指将光子信号转换为微波信号的装置。
其基本原理是利用光学器件将光信号转换为微波信号,然后通过微波器件进行信号调理和解调。
光学器件主要包括光纤、光栅等,微波器件主要包括微波滤波器、光纤延迟线等。
三、微波光子信道化接收机的结构微波光子信道化接收机的结构一般包括光源、光调制器、光探测器、光纤延迟线、微波滤波器等组成。
光源产生光信号,光调制器对光信号进行调制,光探测器将光信号转换为电信号,光纤延迟线用于实现信号的时间延迟,微波滤波器用于滤除无关信号。
四、关键技术研究1. 光源技术:光源是微波光子信道化接收机中的重要组成部分,其性能直接影响到接收机的整体性能。
目前常用的光源技术包括激光二极管、半导体激光器等。
未来需要研究更高效、更稳定的光源技术。
2. 光调制技术:光调制器用于调制光信号,其性能直接影响到接收机的调制速度和调制深度。
目前常用的光调制技术包括电光调制、相位调制等。
未来需要研究更高速、更高效的光调制技术。
3. 光探测技术:光探测器用于将光信号转换为电信号,其性能直接影响到接收机的灵敏度和动态范围。
目前常用的光探测技术包括光电二极管、光电倍增管等。
未来需要研究更高灵敏度、更宽动态范围的光探测技术。
实验报告— 实验目的:学习信道化接收机的基本原理,使用simulin 模拟多相滤波器结构的信道化接收机,理解多相滤波器结构的信道化接收机基本结构。
实验设备:计算机实验内容及要求:1.学习信道化接收机的基本原理。
2.使用simulink 模拟多相滤波器结构的信道化接收机,要求了解该信道化接收机的主要功能模块的作用。
3.改变输入信号的频率(范围在0Hz~100Hz )观察输出窄脉冲信号的时延变化。
4.分析simulink 仿真模型中select rows 模块的作用(共五个,具有两种不同的功能)。
实验过程:1. BPSK 信号:0()()cos ,()1s t b t w t b t ==±;2.101010111()cos ()[cos()cos()]()cos()cos )22s t w t b t w t w t w t w t b t w t w t wt ⋅=++-=++∆其中01wt w t w t ∆=-3.经过低通滤波器,高频部分被滤除,剩下低频部分;求取经过低通滤波器的信号的平均能量; 平均能量大的信道即为信号所在的信道。
最开始用一个random integer generator 产生一个二进制的码流,然后乘以2再减1,得到1±,即)(t b ,随后与一个sine wave 相乘,即0()()cos s t b t w t =,采样频率设为200HZ (满足奈奎斯特抽样定理,因为最大频率可能为100HZ ,根据奈奎斯特抽样定理2s h f f ≥,采样频率为200HZ ,这样可以避免产生失真)。
因为要将0HZ~100HZ 分为5个信道,则各个信道为:0HZ~20HZ ,20HZ~40HZ ,40HZ~60HZ ,60HZ~80HZ ,80HZ~100HZ ,对应的sine wave 参数(1w )如下:Sine wave590HZ每一路随后都与一个低通滤波器相连,设计如下:由于t w t w w 10+≥的部分不能通过,t w t w w 10-≤可以通过,在0~100HZ 范围内任意信号与1w 的差值在10HZ 以内的就认为落在相应的频率段内,因为采样频率为200HZ ,而10HZ 为200HZ 的0.05左右,因此低通滤波器可以通过的信号频率,即wpass 为0.05,再来计算wstop ,在计算wstop 的时候应该考虑到实际实现的过程中需要的硬件的数目,如果设计成过渡带很窄的话,那么需要Order 的数目,即硬件的数目是很多的,但是又必须可以把一些不需要的东西滤掉,如果兼顾两者的考虑的话,最后选取wstop 为0.1左右,如图:最后求取经过低通滤波器的信号的平均能量,实现方法是先平方然后累加,再除以累加的次数,最后的结果输出到一个display 面板上,观察5个display 面板的数值,最大者即为信号所在的信道。
实验报告
— 实验目的:
学习信道化接收机的基本原理,使用simulin 模拟多相滤波器结构的信道化接收机,理解多相滤波器结构的信道化接收机基本结构。
实验设备:
计算机
实验内容及要求:
1.学习信道化接收机的基本原理。
2.使用simulink 模拟多相滤波器结构的信道化接收机,要求了解该信道化接收机的主要功能模块的作用。
3.改变输入信号的频率(范围在0Hz~100Hz )观察输出窄脉冲信号的时延变化。
4.分析simulink 仿真模型中select rows 模块的作用(共五个,具有两种不同的功能)。
实验过程:
1. BPSK 信号:0()()cos ,()1s t b t w t b t ==±;
2.101010111
()cos ()[cos()cos()]()cos()cos )22s t w t b t w t w t w t w t b t w t w t wt ⋅=++-=++∆
其中01wt w t w t ∆=-
3.经过低通滤波器,高频部分被滤除,剩下低频部分;
求取经过低通滤波器的信号的平均能量; 平均能量大的信道即为信号所在的信道。
最开始用一个random integer generator 产生一个二进制的码流,然后乘以2再减1,得到1±,即)(t b ,随后与一个sine wave 相乘,即0()()cos s t b t w t =,采样频率设为200HZ (满足奈奎斯特抽样定理,因为最大频率可能为100HZ ,根据奈奎斯特抽样定理2s h f f ≥,采样频率为200HZ ,这样可以避免产生失真)。
因为要将0HZ~100HZ 分为5个信道,则各个信道为:0HZ~20HZ ,20HZ~40HZ ,40HZ~60HZ ,60HZ~80HZ ,80HZ~100HZ ,对应的sine wave 参数(1w )如下:
Sine wave5
90HZ
每一路随后都与一个低通滤波器相连,设计如下:
由于t w t w w 10+≥的部分不能通过,t w t w w 10-≤可以通过,在0~100HZ 范围内任意信号与1w 的差值在10HZ 以内的就认为落在相应的频率段内,因为采样频率为200HZ ,而10HZ 为200HZ 的0.05左右,因此低通滤波器可以通过的信号频率,即wpass 为0.05,再来计算wstop ,在计算wstop 的时候应该考虑到实际实现的过程中需要的硬件的数目,如果设计成过渡带很窄的话,那么需要Order 的数目,即硬件的数目是很多的,但是又必须可以把一些不需要的东西滤掉,如果兼顾两者的考虑的话,最后选取wstop 为0.1左右,如图:
最后求取经过低通滤波器的信号的平均能量,实现方法是先平方然后累加,再除以累加的次数,最后的结果输出到一个display 面板上,观察5个display 面板的数值,最大者即为信号所在的信道。
设计思路:
1. 首先产生两个随机数,0和1,然后用Gain 模块乘以2,然后分别减去一个1,这样就可以得到1和-1这两个随机数。
2. 随后与一个sine wave 相乘,即0()()cos s t b t w t =。
3. 把100HZ 划分为5段,选取每个频段的中心频率作为该频段的调制频率。
4. 通过一个低通数字滤波器滤波器,剩下01()
cos()2
b t w t w t ⋅-。
5. 然后平方得到22()1
cos (1cos 2)48
b t wt wt ∆=+∆。
6. 然后求均值,采用累加然后除以个数来求,表达式1
n
i
i x
E n
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∑。
7.最后的结果输出到一个display 面板上,观察5个display 面板的数值,最大
者即为信号所在的信道。
整个系统的模型如下图所示:
其中,system 的结构如下:
实验总结:
在本次实验中,我们学习了信道化接收机的基本原理,能够使用simulink模拟多相滤波器结构的信道化接收机,理解了多相滤波器的信道化接收机基本结构,能够更加熟练地设计各个部件的参数,加深了我们的理解,提高了我们的动手能力。