寬帶信道化接收機研究與實現

摘要：根據多項濾波器組理論和FFT方法提出并實現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。主要應用于軟件無線電的實現和電子戰中。主要闡述寬帶數字接收機信道化原理、軟件仿真和硬件實現，并為實際工程需要設計了算法、程序和硬件平臺，實現了0～100 MHz頻率范圍內8信道的數字信道化。
關鍵詞：數字信道化；多相濾波器；FPGA；FFT

0 引言
在現代電子戰環境中，信號一般都具有密集化、復雜化的特點，而且占用的頻譜越來越寬，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頻段時，由于相鄰信道間往往會存在盲區，有可能丟失信號，而改進后的無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勢。

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

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，頻率將為原來的1／M，故可以進行M倍的抽取。

數字信道化即由一個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，硬件上難以實現，故采用多相濾波的方法。先做抽取使信號速率降低，再進入多相濾波器組，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。