寬帶數(shù)字接收機技術(shù)

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1、寬帶數(shù)字接收機技術(shù)數(shù)字接收機的概念理想的數(shù)字接收機可以用以下一段話來描述：“前端的ADC對天線的全頻段進行高速數(shù)字化，所有的處理工作全在后續(xù)的高速DSP上進行，采用數(shù)字信號處理的各種高分辨率算法，實時地得到所需的全部信息?！边@就是數(shù)字接收機的發(fā)展方向——寬帶、高速實時信號處理。數(shù)字接收機盡量減少系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的模擬環(huán)節(jié)，利用數(shù)字信號處理技術(shù)來處理ADC輸出數(shù)據(jù)。圖1?1數(shù)字接收機實現(xiàn)框圖引言面臨的問題高速ADC采錄大量的數(shù)據(jù)現(xiàn)有的高速DSP的工作速率大約比ADC的采樣速率低1～2個數(shù)量級。圖1?1數(shù)字接收機實現(xiàn)框圖降數(shù)據(jù)率主要方法就是降低高速ADC的輸

2、出數(shù)據(jù)率，使之與高速DSP的處理速度相匹配。降數(shù)據(jù)率的前提是保證信號信息不丟失。這樣，可以將如圖1?1所示的數(shù)字接收機結(jié)構(gòu)改為如圖2?1所示的結(jié)構(gòu)：圖2?1數(shù)字接收機實現(xiàn)框圖帶通采樣接收信號相對于整個頻段為一個窄帶信號，如果按照經(jīng)典的香農(nóng)抽樣定理來抽取信號，即（其中為帶通信號的上限頻率），必然造成系統(tǒng)資源的浪費，在極高的情況下也沒有能夠達到這個速率的ADC，即使ADC的速度達到了要求，后續(xù)DSP也無法實時處理如此龐大的數(shù)據(jù)。如果把信號處理的頻段集中在帶通信號的帶寬之內(nèi)，而不是在整個監(jiān)視頻段內(nèi)，就可以大大降低數(shù)據(jù)率，這樣就引入了帶通采樣理論。帶通采樣

3、圖2?2經(jīng)典采樣與帶通采樣的比較帶通采樣帶通采樣能大量縮減處理的數(shù)據(jù)量，而且實現(xiàn)較為簡單。前提：數(shù)據(jù)的中心頻率是已知的。未知情況下：通過短時數(shù)據(jù)測頻估計得到帶通信號的中心頻率，將這個估計頻率作為帶通采樣的引導(dǎo)頻率，通過帶通采樣定理得到二次采樣率，從而達到降低數(shù)據(jù)率的目的。均勻帶通采樣定理工程上將帶通信號作為一種帶限信號作如下定義：如果m(t)的頻譜則d(t)稱為中心頻率為，帶寬為B的帶通信號。（2.1）（2.2）帶通均勻采樣定理對于式（2.1）所定義的帶通信號1．采樣率滿足如下條件時不會出現(xiàn)信號的頻譜混疊：，（2.3）fix：向下取整其中，和分別是

4、帶通信號的下限和上限頻率。N=1對應(yīng)的是低通采樣的情況；或者,（2.4），K=0對應(yīng)的是低通采樣的情況；90-100M重構(gòu)對于(2.3)或(2.4)確定的采樣率，對應(yīng)的重構(gòu)公式為(2.5)其中,對于(2.3)對于(2.4)帶通采樣的優(yōu)勢帶通均勻采樣定理說明，對于帶通信號，并不一定需要采樣率大于信號最高頻率分量的兩倍。對于窄帶信號，只要采用比信號中心頻率小得多的采樣率，就能夠?qū)崿F(xiàn)對信號的無混疊采樣。多信號情況下的帶通采樣帶通均勻采樣理論只適用于單信號情況，在空間同時有多個信號到達時，必須尋找新的解決方案。面對同時到達信號，可以采取以下兩種措施：ReT

5、urner.D多信號情況下的帶通采樣1．在帶通采樣之前對同時到達的每個帶通信號進行帶通濾波處理，然后分別進行帶通采樣和重構(gòu)，也就是將同時到達的帶通信號當(dāng)成多個單信號來處理。實現(xiàn)方法如圖2?3所示：圖2?3用分別濾波的方法對多信號帶通采樣多信號情況下的帶通采樣2．改造帶通均勻采樣定理。使其能夠同時對多個帶通信號進行欠采樣并能夠準確恢復(fù)原信號。這就是下面將要介紹的內(nèi)容。假設(shè)N個實帶通信號，它們的邊界滿足：（2.6）多信號情況下的帶通采樣在頻率軸上以從左至右的順序?qū)@2N個邊帶重新作如下命名：（2.7）任取兩個邊帶(這里假設(shè)是第i個和第j個)，與單信號的

6、帶通直接采樣類似，可以推導(dǎo)出多信號情況下的帶通采樣任取兩個邊帶(這里假設(shè)是第i個和第j個)，與單信號的帶通直接采樣類似，可以推導(dǎo)出其中多信號情況下的帶通采樣在頻率軸上以從左至右的順序?qū)@2N個邊帶重新作如下命名：（2.7）任取兩個邊帶(這里假設(shè)是第i個和第j個)，與單信號的帶通直接采樣類似，可以推導(dǎo)出多信號情況下的帶通采樣其中（2.8）多信號情況下的帶通采樣這樣第1個邊帶與其余2N-1個邊帶共有2N-1組如式的不等式約束，第2個邊帶與第3～(2N-1)個邊帶共有2N-3組如式的不等式約束(第2個邊帶無需與第2N個邊帶產(chǎn)生約束，因為根據(jù)實帶通信號的對

7、稱性，這相當(dāng)于第1個邊帶與第2N-1個邊帶產(chǎn)生的約束)……依此類推，2N個邊帶共有個如式的不等式約束。將這所有個區(qū)間求交集，就是所需的的合理取值范圍。多信號情況下的帶通采樣因為缺少降數(shù)據(jù)率前的帶通濾波，降數(shù)據(jù)率(抽取)后信噪比將惡化。同時由于的取值范圍是多個單獨信號采樣率范圍的交集，必然使的范圍變小，從而使降數(shù)據(jù)率的倍數(shù)相對于各個單信號降低。帶通采樣的優(yōu)缺點優(yōu)點目前，帶通采樣理論已經(jīng)廣泛運用于通信接收等領(lǐng)域。對于中心頻率和帶寬已知的窄帶信號，利用帶通采樣理論能夠在無損信號信息的情況下大大降低信號數(shù)據(jù)率，有利于對信號的實時處理。帶通采樣的優(yōu)缺點缺點：

8、需要先驗知識有人試圖將帶通采樣理論引入到電子戰(zhàn)接收機中來。但是在電子對抗領(lǐng)域，由于ADC采集的敵方信號是非合作信號，事前沒