刘法
【摘 要】给出了基于射频直采架构的微小型数字信道化接收机的仿真验证,阐述了微小型信道化接收机的优势所在;在临界抽取和非临界抽取2种情况下,分析了基于偶型和奇型排列的多相离散傅里叶(PDFT)变换架构的信道化设计,给出了处于临界和非临界抽取情况下的基于偶型PDFT结构的数字信道化接收机仿真验证.
【期刊名称】《舰船电子对抗》
拼图板【年(卷),期】2019(042)003
【总页数】7页(P84-90)
【关键词】射频直采;多相离散傅里叶变换;微小型数字信道化接收机
【作 者】刘法
【作者单位】中国西南电子技术研究所,四川成都610036
【正文语种】中 文
【中图分类】TN851
0 引 言
在国内机载通信、导航、识别(CNI)系统领域，现有飞机综合CNI(ICNI)系统产品与传统的三代机载CNI系统相比，体积、重量和功耗显著下降，其系统架构已经具备了软件无线电系统架构的雏形[1]。但是，受制于器件发展水平，在航电系统研制时多采用超外差架构，即设计在中频段进行模/数(A/D)、数/模(D/A)转换的射频接收机。虽然该接收机可使A/D后端数字信号处理部分的数字信号处理能力和速度要求降低。但是，该接收机对射频前端部分复杂度要求极高，导致机载CNI系统体积和成本居高不下，并且超外差架构的接收机导致功能波形软件与前端电路紧耦合，致使新功能扩展困难。
近年来，随着A/D、D/A转换器采样率已经由MHz提升至GHz[2]，其已经具备对宽带信号的数字化能力。这使得原本基于超外差架构的大型CNI系统接收机可被基于射频直采架构的微小型信道化接收机取代[3]。文献[4]给出了基于多相滤波器的多信道无线数字接收机的设
计，该接收机通过下变频操作，以单个相同采样速率实现多频率信号的同时接收。文献[5]阐述了带通信号的直接采样理论，重点分析了带通信号的均匀采样和非均匀采样的数学分析。
bimp
firmicutes以上文献的接收机设计方式依然采用一次变频架构设计，并没有考虑基于天线前端宽开的射频直采架构接收机设计需求。本文对基于射频直采架构的微小型数字信道化接收机进行仿真设计分析。首先，针对基于偶型多相离散傅里叶变换滤波器组和奇型多相离散傅里叶变换2种结构进行原理阐述；其次，分别给出对应2种结构的信道化架构图；最后，通过仿真进行理论分析验证。
1 基于多相离散傅里叶变换的数字信道化架构分析
基于射频直采的微小型数字信道化接收机需要在宽开频段内同时接收多个CNI信号。因此，时间重合的多个功能信号在直采过程中需通过后端的数字信道化设计实现多信号的分离。本文采用多相离散傅里叶变换(PDFT)结构实现该过程。PDFT结构是在A/D转换器后端的宽开信道中设计一组滤波器组，用于宽带信道划分。即将整个接收频带划分为K个均匀子信道，每个子信道的带宽为2π/K。以复信号为例，均匀划分的信道可分为奇型排列和偶
型排列2种，如图1所示。在偶型排列中，第k个信道的中心频率为在奇型排列中，第k个信道的中心频率为
图1 复信号的均匀信道划分方式
基于PDFT结构，可构建基本数字信道化接收机架构如图2所示。在图2中，通过将宽带信道均匀分为K个子信道覆盖，然后通过变频将每个频带上的高频信号变到基带上，最后设计统一的基带低通滤波器完成滤波并进行抽取[3]。
图2 基本数字信道化接收机架构
如图2所示，设K=FD，D为每条子信道的数字信号抽取倍数，且F≥1，第k个信道的输出为：
yk(m)=[x(n)e-jωkn]*hLP(n)|n=mD=
(1)
1.1 基于偶型排列的PDFT结构[6]
在基于射频直采架构的微小型数字信道接收机中，宽带信道被划分成K个子信道。每条子信道的可抽取倍数为D。当K=D时，称PDFT结构处于临界抽取状态，如图3所示。
图3 偶型排列且K=D的数字信道化接收机架构
阻燃剂mca
在图3中，设hLP(n)的阶数为M，且M=LK，则有：
hLP(lK+p)
地沟油提炼(2)
当K=FD时，称PDFT结构处于非临界抽取状态。当基于射频直采的微小型数字信道化接收机为非临界抽取状态时，可降低临界抽取给信道化接收机的参数设计灵活性带来的限制。在公式(2)中，令xp(m)=x(mD-p)，hp(m)=hLP(mK+p)，K=FD，可得：
yk(m)=
=
(3)
令是hLP(n)的多相分支hp(l)经F倍内插的结果，代入公式(3)得：
k=0,1,…,K-1
(4)
将代入公式(4)可得：
yk(m)=
(5)
式中：当取非零值时，有l=nF，即
根据公式(5)，可得在复信号接收模式下，基于偶型排列且K=FD的数字信道化接收机架构如图4所示。
图4 偶型排列且K=FD的数字信道化接收机架构
1.2 基于奇型排列的PDFT结构[6]
根据图1的信道划分方式，将按奇型排列给出第k条子信道的中心频率带入公式(3)可得：
(6)
式中：当取非零值时，有l=nF，即
令根据公式(6)可得在复信号接收模式下，基于奇型排列且K=FD的数字信道化接收机架构如图5所示。
图5 奇型排列且K=FD的数字信道化接收机架构
2 仿真分析验证
本章节主要在临界和非临界条件下，对基于偶型排列PDFT结构的数字信道化接收机的宽带信号接收进行仿真验证。采用Matlab2016a的SIMULINK数据库进行仿真。
2.1 偶型排列临界抽取仿真
如图6所示，采用偶型临界抽取。发射信号为频率fa=5 MHz的单频复信号，采样频率fs=88
MHz。基于偶型PDFT结构数字信道化接收机的子信道路数K=8，由于采用临界抽取K=D，故每条子信道的采样数D=8。
图6 偶型排列且K=D=8的数字信道化接收机架构
在图7中，由于复信号的信道采用均匀划分且偶行排列，当fs=88 MHz，K=8时，可得每条子信道的频带覆盖带宽为11 MHz，且第k路信道的中心频率为以第2条子信道为例，其中心频率为这个中心频率与图7中子信道2的中心频率吻合。
圣诞工艺品
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议