DBF系統的數字正交相干檢波設計

摘要：結合某具體工程實(shí)例討論了帶通信號采樣定理，在此基礎上研究了數字正交相干檢波技術(shù)的優(yōu)化設計。計算機仿真和性能分析表明，該設計對其他工程具有一定的參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞：帶通信號采用；數字正交相干檢波；FIR濾波器

隨著(zhù)信號處理技術(shù)的發(fā)展，對接收通道性能的要求越來(lái)越高。其關(guān)鍵技術(shù)之一就是對模擬帶通信號進(jìn)行正交相干檢波，得到其復包絡(luò )而獲得全部信息，為后續處理提供高質(zhì)量的原始信號，它的性能對整個(gè)系統有著(zhù)較大的影響。特別是在多通道數字波束形成(DBF)體制的雷達中，各通道數據的一致性有更高的要求。傳統的正交相干檢波是通過(guò)模擬電路實(shí)現，如圖1所示，由于模擬器件本身的一致性、穩定性、精度等因素，其存在幅相誤差大、零漂等缺點(diǎn)，鏡頻抑制比(IR)低難以做到-30 dB。

隨著(zhù)數字技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是數字信號處理器(DSP)，現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)，模數轉換器(ADC)等器件的運算速度的增加，對信號在中頻直接采樣已成為可能，信號數字化極大的靠近天線(xiàn)端，符合信號處理的發(fā)展趨勢。正交相干檢波主要有低通濾波器法、數字乘積檢波器法、Hilbert變換法、Bessel插值法等4種方法，這些方法實(shí)現過(guò)程特點(diǎn)各有不同，但在基本原理上是一致的，可以用低通濾波器來(lái)統一描述如圖2所示。文中主要結合某DBF系統，采用低通濾波器法分析了數字正交相干檢波的原理和過(guò)程，總結了其中的優(yōu)化設計。

1 帶通信號采樣定理
雷達接收機接收的中頻信號可用式(1)，式(2)表示為

其中，X(t)為帶通信號；fo為中頻頻率；α(t)、φ(t)分別為信號的幅度和相位。x(t)為包含了其所有信息的復包絡(luò )信號；I、Q分別為X(t)的同相分量和正交分量。分析表明，當I和Q之間存在相位不正交和增益不一致時(shí)會(huì )產(chǎn)生與所要的理想單邊帶譜對稱(chēng)的鏡頻分量，IR是衡量正交相干檢波性能的主要指標之一。