一種寬帶數字信道化接收機的設計及實現

魯艷

摘 要數字接收機是目前快速發展的接收機技術，隨著超高速數字電路技術的迅速發展，雷達接收機的數字化的水平越來越高。采用多相濾波和快速傅里葉變換技術實現寬帶數字信道化接收機，能夠對寬帶信號實時濾波、檢測和參數測量，具有較高的時頻測量精度。本文結合某型雷達的數字接收部分進行了設計和仿真，驗證了該模型的有效性。

【關鍵詞】多相濾波 信道化接收機

隨著軍事信息化技術的不斷發展，雷達在現代戰爭中的地位越來越凸現，以前在雷達系統中采用的可靠性低、抗干擾能力弱、靈敏度低、靈活性差的模擬接收系統己變得越來越不能適應。因此，從20世紀80年代后，研究具有可靠性較高、靈敏度高、靈活性和抗干擾能力較強的數字接收系統成為了重要的研究主題。

數字信道化接收機作為數字接收機的最優秀的一種，具有獨特的優越性能，其帶寬寬、截獲概率高、靈敏度高、動態范圍大、處理能力強且具有良好的頻率分辨率，可以確保設定頻段內信號的全概率截獲。另外，數字信道化接收機設備量少，體積小，信道均衡性好，因此數字信道化技術在寬帶接收機設計中得到了廣泛的重視。

1 數字信道化接收機的設計

本文設計的數字信道化接收機信號頻段為88MHz～108 MHz，接收信號為調頻廣播電視的直達波或反射信號。利用高速A/D芯片實現回波信號的直接數字采樣。該接收機由前級數控放大板、功分濾波組件、末級數控放大板、A/D板組成，其內部結構框圖如圖1所示。該接收機主要完成對信號的放大、增益控制、采樣、DDC、數據預處理及信道化處理的功能。接收到的回波信號在經前級數控放大板進行抗飽和放大，通過功分濾波組件濾波后分別進入末級數控放大支路進行放大處理，放大后信號再經過A/D采樣、濾波、數字信道化處理，采樣后信號（LVDS）經數據打包后通過光纖輸出給后級信號處理分系統。

2 基于FFT多相濾波的FPGA實現

在本文設計中采用的是快速傅里葉變換（FFT）來實現多相濾波的信道化劃分，采用64倍抽取，將信號劃分為64個通道，每個通道的信號帶寬0.2MHz；原型低通濾波器階數為1024階。

利用原型濾波器通過時分復用方式得到的多相濾波器組的頻域圖如圖1所示，由圖中可知每個通道的信號帶寬為200kHz，信號帶寬無重疊現象，不會出現頻譜混疊。

3 MATLAB仿真結果及分析

為驗證設計的合理性，利用MATLAB對輸入的兩路隨機調頻信號的實部進行仿真來驗證設計的合理性，輸入的兩路隨機調頻信號應在第3和第64通道有輸出，圖2給出了1～4、60～64通道的輸出頻譜圖，可以看出通道3和通道64有較強的信號輸出。

通過信道化處理前后的頻域圖對比，可以得出，信號通過該接收機信道化處理后，能夠很好的還原出原始信號，保留大部分原始信號特征。

4 整機測試結果

本數字接收機用于以調頻廣播為外輻射源的雷達系統，實際應用中共有8路接收機。整機測試時利用校準源輸出信號經功分后送入8路接收機中進行處理，用采集器采集接收機輸出的數字信號，導入MATLAB中對信號進行分析，在輸入信號頻率處采集信號實部圖如圖3所示。

由上可以看出，單頻點信號在每個通道的指定信道完整輸出，信號得以保留，而在其它信道衰減70dB以上。

5 結論

在本文設計中采用的數字直接射頻采樣技術，摒除了模擬混頻器和數字頻率合成器，實現了接收機的小型化、集成化、經濟化；并采用高速AD器件，完成了對信號的高速采樣；在數字處理部分，采用數字下變頻、多相濾波技術、基2的快速FFT算法，實現了接收機的數字信道化處理。

參考文獻

[1]弋穩.雷達接收機[M].北京：電子工業出版社，2005.

[2]趙樹杰.雷達信號處理技術[M].清華大學出版社，2010（08）.

[3]劉平，靳成英，陳曾平.一種基于短時FFT的寬帶數字接收機設計[J].信號處理，2008，24（06）：988-991.

[4]羅星華，蘇濤.基于多相濾波器組的信道化接收機的分析[J].火控雷達技術，2008，37（02）.

作者單位

航天南湖電子信息技術股份有限公司 湖北省荊州市 434000