一种基于多相滤波器组的信道化接收机设计方法

[ 1- 3]
, 较好的灵敏度和动态范
1 高效的多相滤波器组算法原理
多相滤波器组算法原理框图如图 1 所示. 其中 K 为通道的个数 , M 为每个通道的抽取因子 , 这里设 K = FM, F 为正整数 , h0 [ n ] 是多相滤波器组的原型 低通滤波器, 被分解成 K 个多相分量为 E k ( z ), k = 0 , ,K- 1 ,则
Abstract : A desig n m ethod o f channe lized receiver based on poly phase filter is presented . T h is m ethod satisfies th e requirem en ts o f real ti m e and bandw id th in broadband reconnaissance receiv ing system, resolves the contrad iction betw een the high speed A /D chip and low speed d ig ital sig na l processor , and can be easily app lie d in large scale in tegrated c ircu its. And the design o f param etric encoder is in troduced . K eyword s : electronic reconnaissance ; poly phase filter ; channelized rece iv er; para m e tric encoder 在电子战设备中, 电子战侦察接收机通常要求 具有宽频率覆盖范围
M-1
2 模拟仿真及实现
目前 , 高速 A /D 芯片的采样速率可达 1 GH z以 上, 考虑到侦察接收机的中频瞬时带宽一般在 300 ~ 400MH z, 这里将采样率设为 960 MH z , 覆盖带宽 为 480MH z , 分成 16 个信道, 低通原型滤波器为 256
( 4)
1 1 /M - j2 m / M 1 Tk (z e ) = . ! Mm M = 0 )X ( z
脉宽不同的 2 个正弦脉冲信号 ,
2
在通道 3 和通道
在通道 6 的中心, 加入 一定的噪声
后 , 在 M atlab 下仿真, 输出如图 5( 图中只给出了前 8 个通道的输出信号 ), 分别在通道 3 , 4 , 6 有信号输 出 , 其他信道均有较大的衰减. 这样就为后面编码器 的设计提供了真实可靠的信息来源, 有利于简化编 码器的设计 . 可以看到没有信号输出的通道也有很 窄的尖峰输出, 这是由于输入信号的脉冲特性和滤 波器的暂态特性产生的 , 需要加一个最小脉宽检测 电路把他们滤除掉, 再则信号 1 在 2 个通道都有输 出 , 编码器的设计时也必须加以判决 , 编码器是侦察 接收机中最复杂的子系统 , 在这里就不详细讨论了 , 可以参看文献 [ 1- 2 , 4] .
参考文献:
图 4 多相滤波器的等效结构框图 [ 1] ZAH I MI AK D R, SHAR PIN D L, F I ELD S T W. A hard
假设输入载频为 4 的交叠处,
1
= 80MH z 和
1
2
= 120MH z
ware effic ient , m ultirate , d ig ita l channelized rece iver archi tecture[ J] . IEEE T rans on A erospace and E lectron ic Sys tem s , 1998, 34( 1): 137- 152 [ 2] F IELDS T W, SHAR PIN D L , T SU I J B. D ig ital channe lized IFM rece iver[ A ]. IEEE M TT S Internationa l[ C]. [ s. .l ], 1994 : 1667 - 1670. [ 3] 胡广书 . 数 字信 号 处理 ∃ ∃ ∃ 理 论、 算 法与 实 现 [M ]. 北 京 : 清华大学出版社 , 2003 . [ 4] Jam es T su.i 宽带数字接收机 [M ]. 北京 : 电子工 业出版 社 , 2002. [ 5] 杨小牛 , 楼才义 , 徐建良 . 软件无线电 原理与应 用 [M ]. 北京 : 电子工业出版社 , 2001 . [ 6] 辛 明 . 一种高 效数字 信道化 接收方 法 [ J]. 电子 对抗
K-1
围 , 实时信号处理的能力 , 同时到达信 号检测等性 能, 数 字 信 道 化 接 收 机 可 以 获 得 很 好 的 上 述 性 能
[ 4]
. 此外, 数字 信道化接收机实现了 频分和下变
[ 5- 6]
频的作用, 又较好的解决高速 A /D 芯片与低速信号 处理器之间的矛盾问题 . 通常信道化的处理 , 数 字信号经滤波器组, 下变频 , 抽取输出基带低数据率 的信号 , 送入参数编码器. 文中给出了一种基于多相滤波器组原理的信道 化接收机的设计方法. 该方法可以满足宽带侦察系 统实时性和带宽的要求, 较好地解决了高速 A /D 芯 片与低速信号处理器之间的矛盾问题, 并且易于在 大规模集成电路上实现.
F K
根据多相滤波器原理 , 可用 E k ( z ) 替换 E k ( z ) 并且 把 M 倍的抽取器移到多相分量的前面, 如图 2 .
图 3 MAT LAB 生成的滤波器组
为了在对输出信号进行频率测量的时候不造成 测频的模糊, 必须选择合适的 F = K /M 值, 滤波器输 出的处理带宽应该为阻带带宽, 无模糊时 F 必须满 足 F∀2 , 这里选择 F = 2 , 这样在编码器的处理是不
图 5 仿真结果
3 结束语
提出了一种基于多相滤波器组的信道化接收机 高效的设计方法, 不仅较好地解决高速 A /D 芯片与 低速信号处理器之间的矛盾问题 , 而且易于在大规 模集成电路中实现 . 每个通道的处理带宽是滤波器 带宽的 2 倍, 使得后端编码器的设计得到简化 , 文中 对这种设计结构算法在 M atlab 环境中进行了仿真 , 并得到了较好的仿真结果.
1/M
M -1
m= 0
!E
k
(z
K /M
e
M - j2 Km /
e
- j2 Km /M
) (z
1/ M
e
- j2 m / M
) . ( 5)
-k
阶的 F IR 滤波器 , 用 P arks M cC le llan 滤波器设计方 法
[ 3]
. 考虑到滤波器的过渡带的特性 , 采用 1 /2 交叠
因为 F 是一个整数并且 e 变化为 Sk ( z) = E k (z )
图 2 前置 M 倍抽取多相滤波器原理框图
至于产生频率交叠的现象, 会降低编码器设计的难 度. 如果 F = 1 , 固然可以得到最低的信号输出速率 , 但当信号处于滤波器的交叠部分时 , 由于噪声的影 响, 编码器就会产生错误的信道判决, 这对于宽带侦 察接收机是无法接收的 . F = 2 时, 设抽取之后的输入为
( 哈尔滨工程大学 信息与通信工程学院 , 黑龙江 哈尔滨 150001) 摘 要 : 提出了一种基于多相滤波器组的 信道化接收机的设计方法 , 该方法可以满足宽带侦察 系统实时性 和带
宽的要求 , 较好地解决了高速 A /D 芯片与低速信 号处理 器之间 的矛盾 问题 , 并且易 于在大 规模集 成电路 上实 现 , 文中还对参数编码器的设计进行了简 要地介绍 . 关键词 : 电子侦察 ; 多相滤波 ; 信道化接收机 ; 参数编码器 ; 中图分类号 : T P393 文献标识码 : A
F M-1
- j 2 Km /M
= 1 , 所以式 ( 5) 可
的方式, 通带带宽为 30MH z , 60 MH z阻带衰减大于 80 dB , 在 MATLAB 下生成的滤波器组如图 3 .
1 1/ M - j2 Km / M 1/ M - j2 m /M - k X (z e ) (z e ) . ! Mm =0
A design m ethod of channelized receiver based on poly phase filter banks
TANG H ong , ZHAO Chun hu,i ZHANG Chao zhu
( Schoo l of Infor m a tion and Comm un ication Eng ineering , H arb in Eng inee ring U niversity , H arb in 150001, Ch ina)
第 33 卷第 6 期 2006 年 6 月
应
A pp lied
用
Science
科
技
and T echno logy
Vo. l 33, . 1X ( 2006) 06- 0008- 03
一种基于多相滤波器组的信道化接收机设计方法
唐 宏, 赵春晖, 张朝柱
2 lk / j K
.
( 2)
l= 0
= 2 k /K , k = 0 ,
K- 1 . 抽取之后的输
收稿日期 : 2005 - 06- 25 . 基金项目 : 高等学校优秀青年教师教学科研奖励计划资助项目 ( 2001- 226) . 作者简介 : 唐 宏 ( 1980- ) , 男 , 硕士研究生 , 主要研究方向 : 宽带数字接收机 ; 赵春晖 ( 1965- ) , 男 , 教授、 博导 , 主要研究方向 : 智能信息与图像处理 , E m ai: l zh aochu ihu @ i h rbeu. edu . cn .