一种宽带数字信道化接收机的设计及实现

鲁艳

摘 要数字接收机是目前快速发展的接收机技术，随着超高速数字电路技术的迅速发展，雷达接收机的数字化的水平越来越高。采用多相滤波和快速傅里叶变换技术实现宽带数字信道化接收机，能够对宽带信号实时滤波、检测和参数测量，具有较高的时频测量精度。本文结合某型雷达的数字接收部分进行了设计和仿真，验证了该模型的有效性。

【关键词】多相滤波 信道化接收机

随着军事信息化技术的不断发展，雷达在现代战争中的地位越来越凸现，以前在雷达系统中采用的可靠性低、抗干扰能力弱、灵敏度低、灵活性差的模拟接收系统己变得越来越不能适应。因此，从20世纪80年代后，研究具有可靠性较高、灵敏度高、灵活性和抗干扰能力较强的数字接收系统成为了重要的研究主题。

数字信道化接收机作为数字接收机的最优秀的一种，具有独特的优越性能，其带宽宽、截获概率高、灵敏度高、动态范围大、处理能力强且具有良好的频率分辨率，可以确保设定频段内信号的全概率截获。另外，数字信道化接收机设备量少，体积小，信道均衡性好，因此数字信道化技术在宽带接收机设计中得到了广泛的重视。

1 数字信道化接收机的设计

本文设计的数字信道化接收机信号频段为88MHz～108 MHz，接收信号为调频广播电视的直达波或反射信号。利用高速A/D芯片实现回波信号的直接数字采样。该接收机由前级数控放大板、功分滤波组件、末级数控放大板、A/D板组成，其内部结构框图如图1所示。该接收机主要完成对信号的放大、增益控制、采样、DDC、数据预处理及信道化处理的功能。接收到的回波信号在经前级数控放大板进行抗饱和放大，通过功分滤波组件滤波后分别进入末级数控放大支路进行放大处理，放大后信号再经过A/D采样、滤波、数字信道化处理，采样后信号（LVDS）经数据打包后通过光纤输出给后级信号处理分系统。

2 基于FFT多相滤波的FPGA实现

在本文设计中采用的是快速傅里叶变换（FFT）来实现多相滤波的信道化划分，采用64倍抽取，将信号划分为64个通道，每个通道的信号带宽0.2MHz；原型低通滤波器阶数为1024阶。

利用原型滤波器通过时分复用方式得到的多相滤波器组的频域图如图1所示，由图中可知每个通道的信号带宽为200kHz，信号带宽无重叠现象，不会出现频谱混叠。

3 MATLAB仿真结果及分析

为验证设计的合理性，利用MATLAB对输入的两路随机调频信号的实部进行仿真来验证设计的合理性，输入的两路随机调频信号应在第3和第64通道有输出，图2给出了1～4、60～64通道的输出频谱图，可以看出通道3和通道64有较强的信号输出。

通过信道化处理前后的频域图对比，可以得出，信号通过该接收机信道化处理后，能够很好的还原出原始信号，保留大部分原始信号特征。

4 整机测试结果

本数字接收机用于以调频广播为外輻射源的雷达系统，实际应用中共有8路接收机。整机测试时利用校准源输出信号经功分后送入8路接收机中进行处理，用采集器采集接收机输出的数字信号，导入MATLAB中对信号进行分析，在输入信号频率处采集信号实部图如图3所示。

由上可以看出，单频点信号在每个通道的指定信道完整输出，信号得以保留，而在其它信道衰减70dB以上。

5 结论

在本文设计中采用的数字直接射频采样技术，摒除了模拟混频器和数字频率合成器，实现了接收机的小型化、集成化、经济化；并采用高速AD器件，完成了对信号的高速采样；在数字处理部分，采用数字下变频、多相滤波技术、基2的快速FFT算法，实现了接收机的数字信道化处理。

参考文献

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[2]赵树杰.雷达信号处理技术[M].清华大学出版社，2010（08）.

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作者单位

航天南湖电子信息技术股份有限公司 湖北省荆州市 434000