寬帶信道化接收機研究與實(shí)現

摘要：根據多項濾波器組理論和FFT方法提出并實(shí)現50％覆蓋的均勻信道化寬帶數字接收機。這種寬帶數字接收機把整個(gè)采樣頻帶劃分成若干并行信道輸出，使得信號全概率截獲，是偵收跳頻、突發(fā)以及自適應通信信號接收機的理想前端。主要應用于軟件無(wú)線(xiàn)電的實(shí)現和電子戰中。主要闡述寬帶數字接收機信道化原理、軟件仿真和硬件實(shí)現，并為實(shí)際工程需要設計了算法、程序和硬件平臺，實(shí)現了0～100 MHz頻率范圍內8信道的數字信道化。
關(guān)鍵詞：數字信道化；多相濾波器；FPGA；FFT

0 引言
在現代電子戰環(huán)境中，信號一般都具有密集化、復雜化的特點(diǎn)，而且占用的頻譜越來(lái)越寬，從而對寬帶數字信道化接收機準確接收信號提出了更高的要求。一般的數字接收機在監視整個(gè)頻段時(shí)，由于相鄰信道間往往會(huì )存在盲區，有可能丟失信號，而改進(jìn)后的無(wú)盲區多相濾波器的信道數與抽取倍數不再相等，信道數和抽取因子之間往往存在倍數關(guān)系。FPGA以其自身的結構和高速的數據處理能力及大量的乘加器、存儲器及邏輯單元，成為一種重要的信號處理工具，在高速數字濾波器的設計方面更有其明顯的優(yōu)勢。

1 數字信道化原理
x[n]是經(jīng)過(guò)A／D轉換后的輸入信號，在這個(gè)數字接收機中每個(gè)帶通濾波器都源于一個(gè)原型低通濾波器h0[n]。如果h0[n]是一個(gè)長(cháng)度為N的實(shí)系數因果低通濾波器h0[n]={h[0]，h[1]，…，h[N-1]}。這個(gè)低通濾波器能變換成一系列帶通濾波器，第k個(gè)信道的中心頻率為：

對一般的數字接收機，原型低通濾波器的長(cháng)度N大于信道數K，如果N=KP，則：

數字信道化處理后，頻率將為原來(lái)的1／M，故可以進(jìn)行M倍的抽取。

數字信道化即由一個(gè)低通和若干帶通濾波器組成的濾波器組，是信道化的根本，但如果A／D的采樣信號直接送入各濾波器做數字濾波，則運算量很大，硬件上難以實(shí)現，故采用多相濾波的方法。先做抽取使信號速率降低，再進(jìn)入多相濾波器組，具體流程如圖1所示。

多項濾波器的結構一般情況下為K=FM，K為總信道數；M為每路數據的抽取倍數。讓h0[n]為原型低通濾波器，該濾波器能分解成K相分量。