基于多相濾波的數(shù)字接收機的FPGA實現(xiàn)

　　0 引言

　　信道化接收機是在并行多通道接收機基礎上提出的全概率頻分信道化接收機，它克服了多部接收機并行工作、多通道 下變頻等方案具有的設備復雜，各通道性能不一致和可靠性差的缺點。數(shù)字信道化接收機具備大的瞬時帶寬、較高的靈 敏度、大的動態(tài)范圍，能夠檢測和處理同時到達的信號、準確的參數(shù)測量能力和一定的信號識別能力。直接信道化接收 機的運算量大且輸出速率與采樣速率相同，實現(xiàn)困難，后續(xù)處理的壓力很大，高速ADO與慢速信號處理器（FPGA，DSP） 是一個“瓶頸”；基于多相濾波的信道化接收機抽取在濾波之前，運算量小，且輸出速率低，便于FPGA實現(xiàn)，這使得在 一片F(xiàn)PGA中實現(xiàn)數(shù)字信道化成為可能。本文利用信道頻率重疊的方法連續(xù)覆蓋整個瞬時帶寬，然后利用Rife算法測頻， 根據(jù)信道重疊的特點，消除虛假信號。系統(tǒng)帶寬為875 MHz（62.5～937.5 MHz），可以處理兩個同時到達的信號，并實 時給出PDW。

　　1 寬帶數(shù)字接收機的結構

　　1．1 數(shù)字信道化原理

　　信道劃分的基本思想是把信號按頻率均勻地分成D個子頻段（即信道），每個信道的中心頻率為媽，然后分別移到零中頻，再通過低通濾波器濾出。由于子信道的帶寬遠小于系統(tǒng)瞬時帶寬，因此可以采用抽取的方法來降低信號的輸出速率，降低后續(xù)處理的壓力。圖1中，為低通濾波器；M↓表示對經(jīng)過低通濾波器的信號M倍抽取。對于實信號而言，在偵察接收機中，各信道輸出經(jīng)過M＝D倍抽取后，會產(chǎn)生頻譜混疊，如圖2所示。各個信道的中心頻率為，覆蓋整個頻域范圍。但 是這種接收機存在信道的虛假輸出。由圖2中可以看出，當輸人信號位于某一信道時，靠近這一信道的相鄰信道會產(chǎn)生虛 假輸出。圖2中實線表示實信道，虛線表示鏡像信道。在信道化接收機的輸出端接瞬時測頻模塊，可以消除虛假信號，同時還能提高頻率精度。推導計算出混疊部分頻率的點數(shù)，在固定的某一信道，將重疊部分的點只取一次，刪除多余的點數(shù)，即消除虛假信號，得到如圖3所示的等效濾波器組。

　　圖1 數(shù)字信道化原理框圖

　　圖2 覆蓋整個頻譜的信道分配圖

　　圖3 處理后的等效濾波器組

　　1．2 實信號無言區(qū)信道化接收機數(shù)學模型

　　由圖1可得第乃路信號的輸出為：

　　令j=iD+p代入上式，得：

　　定義

　　則有

　　將式（1）代入式（4）得：

　　式（5）中

　　則式（5）為：

　　這樣得到實信號數(shù)字信道化的多相濾波實現(xiàn)模型，如圖4所示。

　　圖4 實信號頻率信道化的多相濾波實現(xiàn)