直接数字中频正交采样
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基于中频采样数字正交技术的雷达接收机正交双通道处理新方
法
吕学军;杨益群
【期刊名称】《武汉理工大学学报(交通科学与工程版)》
【年(卷),期】2003(027)003
【摘要】针对模拟双通道处理中平衡不理想的问题,介绍了从中频信号的采样中获得正交双通道采样效果的数字正交技术,并对某ASR-10SS雷达接收机中的正交双通道处理器作了具体的分析.
【总页数】3页(P398-400)
【作者】吕学军;杨益群
【作者单位】广州民航技术学院通信系,广州,510403;长沙理工大学信息与计算科学系,长沙,410007
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.一种基于中频采样正交滤波技术的超分辨率测向方法 [J], 眭衍铭;孙德庆
2.中频采样正交双通道处理的VHDL实现 [J], 程东升;谭贤四;周峻威;姜国臣
3.基于多相滤波的正交采样零中频数字化接收及QPSK高速解调的FPGA实现 [J], 赵国栋;徐建良
4.基于中频直接采样正交相干检波技术的信号脉内特征提取 [J], 朱振波;何明浩
5.二次雷达数字接收机的中频带通采样和数字正交解调及其实现 [J], 罗丽;黄勇因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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、电脑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。
中频采样、数字正交器的工程应用
刘逸群
【期刊名称】《电讯工程》
【年(卷),期】2002(000)004
【摘要】本文阐述了以软件无线电概念为基础的新一代无线电通信系统。
软件无线电就是以开放性、通用性、可扩展性的最简硬件为平台,通过加载各种应用软件来适应不同用户、不同应用环境的不同需求,实现各种功能。
本文通过介绍软件无线电的基础理论:信号采样、多速率信号处理、数字正交变换。
以及这些理论在具体工程实践应用中的相关器件的选取方法,最终提出了软件无线电接收机的数学模型,并说明了在实现该接收机时应注意的问题。
【总页数】6页(P8-13)
【作者】刘逸群
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TN92
【相关文献】
1.基于中频采样数字正交技术的雷达接收机正交双通道处理新方法 [J], 吕学军;杨益群
2.带通欠采样技术及在数字中频软件接收机中的工程应用 [J], 程水英;武传华;张剑云
3.非理想中频信号带通采样及数字正交检波器设计 [J], 龚翠玲;吴超;宋万杰;吴顺
君
4.二次雷达数字接收机的中频带通采样和数字正交解调及其实现 [J], 罗丽;黄勇
5.中频采样和数字正交器的原理及工程实现 [J], 邢燕
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数字正交采样原理咱先来说说采样是啥。
想象一下,你在看一场超级精彩的舞蹈表演,你想把舞者的每个动作都记录下来。
那你就得时不时地看一眼,然后把看到的动作记在小本本上,这就有点像采样啦。
在数字世界里呢,我们是对信号进行采样。
比如说声音信号,它就像一个调皮的小精灵,一直在变化。
我们按照一定的时间间隔去看看这个小精灵长啥样,把它的样子记录成数字,这就是采样的基本概念。
那正交又是啥玩意儿呢?正交就像是两个超级默契的小伙伴,它们的关系可特别啦。
在数字正交采样里,我们有两个通道,这两个通道就像是两个有着独特个性的好朋友。
这两个通道的信号在相位上是相差90度的,就好像一个在向前走的时候,另一个是横着走的,是不是很有趣?这种正交的关系可以让我们更好地描述一个信号。
比如说,我们有一个复杂的信号,就像一个有着好多颜色和形状的大拼图。
如果只用一个通道去采样这个信号,就像是只用一种颜色的笔去画这个大拼图,肯定画不全。
但是有了这两个正交的通道呢,就像是有了两种不同颜色的笔,我们就能把这个拼图画得更完整、更准确啦。
再深入一点,数字正交采样在很多地方都超级有用。
像在通信领域,它就像是一个超级小助手。
我们知道,通信的时候信号在传输过程中会遇到各种各样的干扰,就像小怪兽来捣乱一样。
但是通过数字正交采样,我们可以把信号分析得更透彻,就更容易发现小怪兽在哪里,然后把它们赶跑,让通信变得更顺畅。
从数学的角度来看呢,这两个正交的通道就像是坐标轴。
我们把信号投影到这两个坐标轴上,就像把一个物体的影子投到不同方向的墙上一样。
这样我们就能从不同的角度去观察这个信号,得到更多关于这个信号的信息。
而且呀,数字正交采样在雷达系统里也是个大明星呢。
雷达要探测目标,就像我们在黑暗里找东西一样。
数字正交采样可以帮助雷达更准确地判断目标的位置、速度这些信息。
它就像是给雷达装上了一双超级敏锐的眼睛,不管目标是近是远,是快是慢,都能看得清清楚楚。
基于多相滤波原理的数字正交采样技术作者:罗星华苏涛来源:《现代电子技术》2008年第03期摘要:针对传统正交采样方法存在运算数据量大,镜频抑制比小及硬件实现资源消耗大等方面的不足,分析了一种基于多相滤波结构的数字正交采样方法。
首先对多相滤波法实现数字正交变换的原理进行了分析,然后根据多速率信号处理理论推导并给出了基于多相滤波结构的子滤波器的实现方法,最后,通过仿真验证了该方法的有效性。
实验结果表明该方法较之传统的低通滤波法有很大的优越性。
关键词:中频采样;正交采样;多相滤波;镜频抑制比中图分类号:TN911.7 文献标识码:B文章编号:1004373X(2008)0302704Digital Quadrature Sampling Techniques Based on Polyphase FilteringLUO Xinghua,SU Tao(National Key Lab of Radar Signal Processing,Xidian University,Xi′an,710071,China)Abstract:In view of the deficiency of the traditional quadrature sampling such as greater data stream,smaller image frequency ratio and vaster cost of resources,a new method based on polyphase filter is given in this paper.First,it gives an analysis of the principle of digital quadrature transformation based on polyphase filtering,then presents the method to implement branch filters based on the structure of polyphase filter according to the theory of multirate signalprocessing.Finally,a simulation by Matlab demonstrates the validity of this means,and results of the experiment also show its superiority over the traditional method.Keywords:IF sampling;quadrature sampling;polyphase filtering;image frequency ratio1 引言在信号处理领域,对接收到的信号进行正交采样,可保留信号的幅度和相位信息,因而得到了广泛应用。
一种中频直接采样方案及其硬件实现
况卫东
【期刊名称】《系统工程与电子技术》
【年(卷),期】1996(000)011
【摘要】本文介绍了一种中频直接采样的硬件实现方案,即只用一片A/D变换器直接对中频带限信号采样,经数字处理获得同相和正交两种数字信号。
该方法避免了传统正交采样中的I/Q通道幅相不平衡造成镜像频率虚假信号的缺陷,最后给出了计算机定点仿真结果和硬件框图及其测试结果。
【总页数】1页(P49)
【作者】况卫东
【作者单位】航天工业总公司二十三所
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.基于多相结构的直接中频采样接收机设计及实现 [J], 赵军;胡志东
2.接收机直接中频采样的方法与实现 [J], 陈丹;黄根全
3.宽带雷达中频直接采样与高速存储系统设计与实现 [J], 林钱强;唐鹏飞;陈曾平
4.用二分项采样法实现直接中频采样的方法 [J], 马炳钧
5.基于Hilbert变换的中频采样技术及其硬件实现 [J], 郑雪峰;曾涛;朱仕银
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二次雷达数字接收机的中频带通采样和数字正交解调及其实现罗丽;黄勇
【期刊名称】《光盘技术》
【年(卷),期】2008(000)007
【摘要】袋通采样技术是实现数字接收机的关键技术,数字接收机的中心频率和信号的带宽直接影响其采样和处理的形式.而在雷达系统中,一般都需要将中频输出信号变为正交的基带信号,即I、Q分量,以获取回波中的幅度和相位信息.本文提出了一种二次雷达接收机的中频数字化设计方案,并详细论述了如何用带通采样定理,正交相干检波理论实现回波信号的中频直接数字化,,从而获得I、Q分量,最后给出了仿真结果.
【总页数】2页(P30-31)
【作者】罗丽;黄勇
【作者单位】西华大学电气信息学院,四川,成都,610039;西华大学电气信息学院,四川,成都,610039
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.雷达中频正交解调仿真及实现 [J], 林澄清;赵修斌;张光景
2.中频带通采样技术在数字接收机中的应用研究 [J], 毕大平;潘继飞
3.二次雷达数字接收机中频数字化的实现 [J], 王赏妮;赵勇;郭宏博
4.雷达数字接收机中的中频带通采样和数字I/Q解调及其实现 [J], 郑生华;韩华;等
5.雷达数字接收机中的中频带通采样和数字I/Q解调及其实现 [J], 郑生华;韩华;王冰
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基于正交采样算法的RLC智能测量仪设计与实现陈正振【摘要】为解决对电阻、电容、电感等阻抗元件的智能识别和高精度测量等关键技术问题,以单片机为核心控制器采集测量数据,并通过正交采样算法对数据进行分析和处理,智能识别待测元件种类,精确测量元件参数,并实现在线测量、量程自动转换、快速测量、数字化显示等功能.测试结果表明,该智能测量仪具有测量精度高、测量范围广、使用操作便捷、智能化集成度高等优势,符合智能电子测量仪器设备的发展趋势和实际应用需要.【期刊名称】《广西民族大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(022)001【总页数】5页(P86-90)【关键词】正交采样算法;智能识别;高精度测量;单片机技术【作者】陈正振【作者单位】广西交通职业技术学院,广西南宁 530023【正文语种】中文【中图分类】TM932进入21世纪以来,应用电子技术、单片机技术日新月异发展,对各类电子测量仪器设备的参数性能也提出了更高的要求.以单片机、嵌入式系统为核心控制器,数字化、智能化、高精度、高可靠性成为新一代智能电子测量仪器设备的发展趋势.在实际的应用电路中,电阻(R)、电感(L)、电容(C)是最基础,也是应用最广泛的电子元器件,利用RLC测量仪合理的选择电子元器件,并精确的测量其参数是确保整个电路系统正常稳定工作的重要保证.传统的RLC测量仪器主要采用伏安法、电桥法和谐振法等技术原理,普遍存在测量范围较窄、测量精度不足、智能化程度不高、操作使用烦琐、测量结果读取不直观等问题.经理论研究和实践测试,基于正交采样算法,并以单片机为核心控制器的RLC智能测量仪可以实现元器件在线测量和智能识别、量程自动转换、快速测量、数字化显示等多种功能,较传统的测量仪具有测量精度高、测量范围广、使用操作便捷、智能化集成度高等优势,符合智能电子测量仪器设备的发展趋势和实际应用需求,在工业测控技术、物联网技术、数码电子产品维修等领域中将具有较为广阔的应用前景.在正弦交流电路中,电阻、电容、电感这三种阻抗元件相量形式的伏安关系各不相同,为正交采样提供了可行性.1.1 元件阻抗特性分析在正弦交流电路中,电阻的伏安关系为:u=R×i其中u和i分别代表交流电压和交流电流,可以把公式(1)以交流形式表示为:Ucos(wt+θ1)=RIcos(wt+θ2)将公式(2)化简后可以得到:U=R×I因此,在正弦交流电中,电阻元件的电压与电流相位相同,即:θ1=θ2相量图如图1所示.在正弦交流电路中,电容的伏安关系为:i=C(du/dt)其中u和i分别代表交流电压和交流电流,可以把公式(5)以交流形式表示为:Icos(wt+θ2)=C{d[Ucos(wt+θ1)]/dt}将公式(6)化简后可以得到:I=wCU因此,在正弦交流电中,电容元件的电流相位超前电压相位90°,即:θ1=θ2-90°相量图如图2所示.同理,在正弦交流电路中,电感的伏安关系为:u=L(di/dt)将公式(9)化简后可以得到:I=wCU因此,在正弦交流电中,电感元件的电流相位滞后电压相位90°,即:θ1=θ2+90°相量图如图3所示.1.2 正交采样原理分析正交采样可对中频信号进行采样,并将采样结果进行数字信号处理,形成同相信号I(In-phase)和正交信号Q(Quadrature),再通过正交相干检波,从而得到一致性好、精度高的正交信号,以提高系统的性能.根据电阻、电容、电感的阻抗特性分析结果,假设将电阻和电容串联,并在串联电路两端加载正弦交流电压,因为在串联电路中电流的幅度和相位都是相同的,所以加载在电阻上的电压比加载在电容上的电压超前90°.同理,假设将电阻和电感串联,则加载在电阻上的电压比加载在电感上的电压滞后90°.又根据阻抗Z的计算公式:Z=R+jX可知在交流电路中实部与虚部之间的相位差也为90°.因此,所谓正交采样法是指在采样交流信号时,只要在任一时刻采样一次得到交流电V1,然后相移90°再采样一次得到交流电V3,那么用V1和V3就可以完整的表示该交流电信号如下式:RLC智能测量仪采用微芯公司的高速、高性能的单片机PIC16F877为核心控制器,整个系统主要由基准信号发生电路、高精度仪用差分式放大电路、电位提升电路、量程自动转换电路等主要部分组成.系统框图如图4所示.首先,由晶振、多谐振荡器、分频器和积分电路构成的基准信号发生电路产生频率为1 KHz的正弦交流电基准信号,并将基准信号加载至由待测元件与基准电阻构成的分压电路中.其次,由高精度仪用差分式放大电路对经过分压电路的交流电压进行放大,并将放大后的交流信号通过电位提升电路.因为在交流信号中电压瞬时值是周期性变化的,在负半周期时交流电压瞬时值可能为负值,而负值电压不便于进行A/D转换.所以通过电位提升电路将信号整体提高2.5 V的直流分量,以确保交流电压在整个周期中瞬时值均为正值.然后,通过高速A/D转换器实时采集正弦交流信号的电压瞬时值,并将采集结果送至单片机.单片机根据采样结果控制量程自动转换电路选择合适的量程档位,以实现差分式放大电路的自动增益控制.最后,单片机通过正交采样算法对采集数据进行运算和处理,并显示测量结果.2.1 硬件电路设计与实现在RLC智能测量仪的硬件电路中高精度仪用差分式放大电路是核心模块.因为差分式放大电路是对两个输入端之间的差值进行放大,从而对外界干扰输入的共模信号有很强的抑制作用,所以,仪用差分式放大电路可以有效地提高测量精度和测量仪的抗干扰性.仪用差分式放大电路如图5所示.在图5中,ZX为待测元件,R为基准电阻,输入电压分别为X、Y输入仪用差分式放大电路.根据理想运放的“虚短”概念,电阻R1两端的电压为:VR1=VX-VY又因为:VR1/R3=(VA2-VA3)/(2×R2+R1)VO=(R4/R3)(VA2-VA3)所以:VO=-R4/R3(1+2×R2/R1)(VX-VY)2.2 软件程序设计与实现RLC智能测量仪的软件程序主要由量程选择、A/D采集、运算处理、元件识别等子程序组成.软件程序流程图如图6所示.当待测元件接入测量电路后,单片机首先对串联分压电路的交流电压进行一次采集,并根据采集得到的电压瞬时值,驱动模拟开关选择适当的基准电阻接入分压电路,实现量程自动切换的功能,以确保测量的精确性.选择合适的量程后,进入到A/D采集程序.为提高测量精度,程序进行六次循环正交采样,并将六次采样得到的数据进行升序排列,去掉一个最大值,一个最小值,剩余的四个数据取平均值,以滤除外界干扰对测量结果的影响.最后,将采样得到的有效数据进行运算和处理,从而实现元件类型智能识别的功能,并显示测量的结果.根据图5所示,采用伏安法测量ZX.如果分别测量出加载在待测元件ZX上的压降Z和基准电阻R上的压降R,则根据欧姆定律可得:由公式(18)可知,在基准电阻R足够精确的情况下,只要已知Z和R就可以求出待测元件的阻抗ZX.3.1 正交采样算法根据正交采样原理,只需要在一个任意正交坐标系中实时采样到两个相位相差90°的电压分量V1和V3就可以完整的表示该交流电信号.所以,当采用1 KHz的正弦交流电作为测量基准信号时,首先测出Z或R在同一时刻的瞬时电压V1、V2,然后延时250 us(注:1 KHz的信号周期为1000 us,四分之一周期为250 us即90°相位差),再测出Z在同一时刻的瞬时值V3、V4.则:将公式(19)、(20)代入(18),得:令:A=V1·V2+V3·V4B=V2·V3-V1·V4则公式(20)可化简为:再令:;则:ZX=RX+jX其中,RX、X分别表示待测元件阻抗值ZX的电阻部分和电抗部分.3.2 元件智能识别根据以上正交采样算法的相关公式,将正交采样值V1、V2、V3、V4代入后,可以求出待测元件的电抗值X.根据电抗值X的计算公式:X=wL-1/wC可以得出结论,当X=0时,则可判定待测元件为电阻,当X<0时,则可判定待测元件为电容;当X>0时,则可判定待测元件为电感.所以,通过单片机软件程序分辨待测元件的电抗值X的符号,便可以实现智能识别待测元件种类的功能.为实际检验系统的智能识别功能和测量精度,对多个待测元件进行实际测试.测量相对误差r=(X1-X0)/X0,其中,X1为实际测量值,X0为待测元件标称值.具体测试数据如表1所示.根据实际测量结果表明, RLC智能测量仪可以对电阻、电容、电感等待测元件进行智能识别和测量,其中,电阻测量范围:0.1Ω~10 MΩ,测量精度±1%;电容测量范围:1 pF~10000 uF,测量精度±5%;电感测量范围:10 uH~10000 uF,测量精度±5%.经过测试,基于正交采样技术,以单片机为核心控制器的RLC智能测量仪各项功能和参数指标都已经达到预期目标,具备在线测量、智能识别待测元件、高速高精度测量和数字化显示等功能.具有性能稳定、携带方便、操作灵活的特点,可以有效提高测量仪的工作效率,在工业测控、物联网、数码电子产品维修等领域具有广阔的应用前景.【相关文献】[1] 杨继生,刘芬. 基于PIC单片机控制的RLC智能测量仪[J]. 现代电子技术, 2007(z1):131-132.[2] Andreas Pilz, Joachim Swoboda. Network Management Information Models[J]. Internat ional Journal of Electronics and Communications, 2004;12(5): 165-171.[3] 张毅刚. 单片机原理及接口技术[M]. 北京: 人民邮电大学出版社, 2011.[4] Leszek A. Maciaszek. 需求分析与系统设计[M]. 北京: 机械工业出版社, 2009.[5] 丁金林,王峰. 智能RCL测量仪的设计[J]. 江苏市职业大学学报, 2010(z1):23-26.[6] 杜永强. 直接中频采样数字正交输出的最小二乘实现. 系统工程与电子技术, 2000(z1):7-10.。
直接中频正交采样的Bessel内插实现
朱荣新;方姚生;杨志敏
【期刊名称】《空军工程大学学报(自然科学版)》
【年(卷),期】2002(003)005
【摘要】提出了一种新的中频正交采样和处理方法,即直接在中频对信号进行采样,然后利用数字信号处理的办法产生正交复基带信号.通过选取工程较易实现的中点Bessel内插函数,得到正交的两路基带I、Q信号,从理论与大量测试中表明相位误差比传统相干检波器小一个数量级,且无幅度误差,大大提高了检波器的性能.
【总页数】3页(P69-71)
【作者】朱荣新;方姚生;杨志敏
【作者单位】空军工程大学,电讯工程学院,陕西,西安,710077;空军工程大学,电讯工程学院,陕西,西安,710077;空军工程大学,电讯工程学院,陕西,西安,710077
【正文语种】中文
【中图分类】TN957.51
【相关文献】
1.直接中频采样数字正交输出的最小二乘实现 [J], 杜永强
2.直接中频采样实现正交相干检波的研究 [J], 王吉滨;孟宪德;冀振元
3.雷达中频信号直接采样与正交相干检波的设计与实现 [J], 察豪;刘冬利
4.正交相干检波的Bessel内插法及其CPLD实现 [J], 何蕾;陈伯孝;刘茂仓
5.用二分项采样法实现直接中频采样的方法 [J], 马炳钧
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