一种基于多相滤波的宽带数字信道化改进算法✴

卢楠，田松，王洪迅，王星（.空军工程大学工程学院，西安70038；2.解放军9434部队，郑州450000）

一种基于多相滤波的宽带数字信道化改进算法✴

卢楠1，2，田松1，王洪迅1，王星1
（1.空军工程大学工程学院，西安710038；2.解放军94314部队，郑州450000）

对基于多相滤波技术的实信号结构模型及其优缺点进行了分析，针对存在盲区的问题，采用降低抽取率的方法对原多相滤波算法进行了改进，建立了无盲区信道化接收机模型。分别对两种结构模型进行了仿真实验，实验结果验证了改进算法及其模型的可行性和有效性。利用该改进算法可实现对信号的全概率截获。

电子对抗；信道化接收机；多相滤波器组；盲区；全概率

1 引言

在现代航空电子对抗环境中，雷达信号环境异常复杂，这就对电子战接收机提出了更高的要求：宽频带输入，高分辨率，大动态范围，并能处理多个同时到达信号。适应这一要求的宽带数字信道化接收机已成为当前国内外研究的重点和热点。其基本原理是输入信号经过接收机前端的分离后被下变频到中频，然后由信道化接收机完成信道划分，转变为适当的并行信道频带，并被输入到后续数字处理单元。因其具有较高的截获概率被广泛用于电子战系统［1-2］。

传统的信道化接收机计算量大，而多相滤波信道化接收机则提供了一种实时和高效的处理算法［1］，但由于可实现的滤波器都是非理想的，信道间不可避免地会存在信道化盲区。针对多相滤波接收机算法存在“盲区”的缺陷，文中提出了一种改进的结构模型，不但对滤波器的要求有所放宽，而且算法也比较高效，仿真实验结果证明了这种无盲区信道化高效结构的可行性和有效性。

2 实信号信道化接收机数学模型

2.1 多相滤波信道化接收机模型

由于实际输入信号都是实信号，根据文献［3-4］给出的实信号多相滤波信道化接收机模型如图1所示。图中x（n）是输入信号，hk（n）（k=0，1，…，2D-1）为第k个滤波器的冲激响应，yk（n）（k=0，1，…，D-1）为输出信号，D为信道数。这种结构不仅将D倍抽取置于滤波器之前，而且每个通道的抽取滤波器不再是原先的原型低通滤波器，而是该滤波器的多相分量，其运算量降至原来的1／D，极大地提高了该信道化接收机的实时处理能力。DFT（离散傅里叶变换）可采用高效算法FFT（快速傅里叶变换）来实现，从而简化了实现结构，又加快了运算速度。因此，这种简化的高效结构在实际应用中具有十分重要的意义，将对多信号截获处理提供有利的实现工具，从而得到了广泛的应用。

2.2 多相滤波信道化存在的缺点

图1所示的实信号信道化结构模型建立的前提是信道划分的频带是不重叠的，如图2所示，从图中可以看出各信道之间存在“盲区”，当信号落在“盲区”内时，无法被检测到，造成信号丢失。为解决上述矛盾，一是可以采用拓宽滤波器的方法［6］，但这样会使各信道之间产生混叠，从而增大了虚警概率；二是可以对这些“盲区”设置滤波器，以防止信号丢失，但这样又会增大计算量，耗费资源。本文采用将处理带宽设定为通带带宽2倍的滤波器来解决“盲区”问题。

2.3 多相滤波信道化接收机改进模型的推导

文献［2］指出，如果在降低抽取率后再拓宽滤波器就可以避免信道间产生频带。降低抽取率后图1模型的推导算法将不再适用，信道分配方式不变，改进后的多相滤波信道化接收机的推导过程如下。

根据上述推导过程可得改进后的实信号多相滤波信道化接收机结构模型如图3所示。

3 实验仿真与结果分析

设输入信号由3部分组成：载频160 MHz、带宽24 MHz、时宽6μs、调频斜率为4 MHz／μs的线性信号，频率为300 MHz的单频信号和噪声信号。信噪比为10 dB，采样频率为800 MHz，样本点数为4 096，滤波器阶数256，信道数16个，抽取倍数D=16，由于无模糊带宽为400 MHz，因此每个子信道带宽50 MHz。多相滤波器的原型低通滤波器利用MATLAB中的remez函数确定［5］。需要特别指出的是，16个输出信道中只有8个信道是相互独立的。

信道划分之后，每路子信道的处理带宽为50 MHz，理论上线性调频信号位于信道4中，单频信号位于信道6和信道7的交界处。多相滤波组和信号频谱如图4所示，信号经过图1所示的结构模型处理后各信道的输出如图5所示。

由图5各信道输出频谱可以判断出线性调频信号的确位于第4信道中，但是无法判断出单频信号位于哪个信道。采用图3所示的无盲区多相滤波信道化结构对输入信号进行处理，第6信道和第7信道的输出频谱如图6所示。

从图6可以看出，采用无盲区信道化高效结构单频信号在第6和第7信道均可被检测到，只是有频率重叠，对每个信道的重叠频段处理后将相互独立的8个信道拼接可得到如图7所示的结果。结果表明，这种结构的接收机能够有效地检测出各个信号，使盲区不再存在。

4 结束语

针对多相滤波宽带数字信道化接收机存在的盲区问题，本文以降低多相滤波器的抽取率为基础，对原算法进行了改进，并建立了改进后的模型，仿真实验的结果验证了这种改进算法及其模型的正确性及可行性。这些研究对信息战条件下提高电子侦察能力具有重要的指导意义。但是，如何将先进的理论技术应用于工程实践还有许多工作要做。

［1］Tsui J.宽带数字接收机［M］.杨小牛，陆安南，金飚，译.北京：电子工业出版社，2002. Tsui J.Digital Techniques for Wideband Receivers［M］.Translated by YANG Xiao-niu，LU An-nan，JIN Biao.Beijing：Publishing House of Electronics Industry，2002.（in Chinese）

［2］杨小牛，楼才义，徐建良.软件无线电技术与应用［M］.北京：北京理工大学出版社，2010. YANG Xiao-niu，LOU Cai-yi，XU jian-liang.Software Radio Technology and Application［M］.Beijing：Beijing Institute of Technology Press，2010.（in Chinese）

［3］郜丽鹏，王巍.基于实信号处理的宽带数字接收机及FPGA实现［J］.信息技术，2010，8（3）：80-83. GAO Li-peng，WANG Wei.Wide band channelization receiver based on processing real signal and its implementation through FPGA［J］.Information Technology，2010，8（3）：80-83.（in Chinese）

［4］付永庆，李裕.基于多相滤波器的信道化接收机及其应用研究［J］.信号处理，2004，20（5）：517-520. FU Yong-qing，LI Yu.The realization of channelized receivers based on polyphase filters［J］.Signal Processing，2004，20（5）：517-520.（in Chinese）

［5］陈亚勇.MATLAB信号处理详解［M］.北京：人民邮电出版社，2001：104-115. CHEN Ya-yong.MATLAB Signal Processing Detailed Annotation［M］.Beijing：People′s Posts and Telecommunications Press，2001：104-115.（in Chinese）

［6］杜乔，贺知明.一种无盲区数字信道化接收机高效结构方案研究［J］.现代电子技术，2010，324（13）：63-65. DU Qiao，HE Zhi-ming.Structer of Digital Channelized Receicer without Dead Zone［J］.Modern Electronic Technology，2010，324（13）：63-65.（in Chinese）

LU Nan was born in Nanyang，Henan Province，in 1985.He received the M.S.degree in 2011.His research concerns theory and technology of electronic countermeasure.

Email：lunan2000＠yeah.net

田松（1976—），男，四川绵阳人，副教授，主要研究方向为电子对抗理论与技术；

TIAN Song was born in Mianyang，Sichuan Province，in 1976. He is now an associate professor.His research concerns theory and technology of electronic countermeasure.

王洪迅（1977—），男，河北吴桥人，讲师，主要研究方向为电子对抗理论与技术；

WANG Hong-xun was born in Wuqiao，Hebei Province，in 1977.He is now a lecturer.His research concerns theory and technology of electronic countermeasure.

王星（1965—），男，辽宁大连人，教授，主要研究方向为电子对抗理论与技术。

WANG Xing was born in Dalian，Liaoning Province，in 1965. He is now a professor.His research concerns theory and technology of electronic countermeasure.

An Ameliorated Algorithm of Broad-band Digital Channelized Receiver Based on Polyphase Filter Banks

LU Nan1，2，TIAN Song1，WANG Hong-xun1，WANG Xing1
（1.Engineering Institute，Air Force Engineering University，Xi′an 710038，China；2.Unit94314 of PLA，Zhengzhou 450000，China）

The real signal model based on polyphase filter banks and its advantages and disadvantages are discussed.First，for the problem ofblind-zone and through reducing the multiple ofdecination，the algorithm is improved.Then，a mathematical model of no-blind-zone channelized receiver is derived.The two models are simulated respectively and the results show that both the improved algorithm and the ameliorated model are valid and practical.Adopting this improved algorithm can realize total probability interception and capturing of signals.

electronic countermeasure；channelized receiver；polyphase filter bank；blind-zone；total probability

The National High-tech R＆D Program（863 Program）of China（2006AA701403）

TN957

A

10.3969／j.issn.1001-893x.2012.02.013

卢楠（1985—），男，河南南阳人，2011年获信号与信息处理专业硕士学位，主要研究方向为电子对抗理论与技术；

1001-893X（2012）02-0186-04

2011-09-29；

2011-11-07

国家高技术研究发展计划（863计划）项目（2006AA701403）