調(diào)制濾波器組技術(shù)及其在數(shù)字接收機中的應(yīng)用

第1章 數(shù)字接收機概述 1
1.1 引言 1
1.2 數(shù)字接收機的發(fā)展與應(yīng)用 1
1.2.1 數(shù)字接收機在通信領(lǐng)域的應(yīng)用 2
1.2.2 數(shù)字接收機在電子戰(zhàn)領(lǐng)域的應(yīng)用 3
1.3 數(shù)字接收機的基本構(gòu)架 5
1.3.1 射頻直接采樣結(jié)構(gòu)的數(shù)字接收機 5
1.3.2 中頻采樣結(jié)構(gòu)的數(shù)字接收機 7
1.3.3 零中頻采樣結(jié)構(gòu)的數(shù)字接收機 8
1.3.4 窄帶數(shù)字接收機與寬帶數(shù)字接收機 9
1.4 數(shù)字接收機的核心處理器 10
1.4.1 高速模/數(shù)轉(zhuǎn)換器 10
1.4.2 ASIC處理器 11
1.4.3 FPGA處理器 12
1.5 調(diào)制濾波器組技術(shù) 13
1.5.1 數(shù)字正交變換 13
1.5.2 多相濾波器組 14
1.5.3 重構(gòu)濾波器組 16
1.5.4 快速濾波器組 17
1.5.5 頻率響應(yīng)屏蔽方法 18
1.6 本章小結(jié) 20
本章參考文獻 20
第2章 數(shù)字濾波器組理論與設(shè)計方法 24
2.1 引言 24
2.2 數(shù)字濾波器組基本理論 25
2.2.1 信號采樣理論 25
2.2.2 信號的抽取與插值 27
2.2.3 采樣率變換性質(zhì) 29
2.2.4 濾波器組多相分解 30
2.3 調(diào)制濾波器組技術(shù) 32
2.3.1 調(diào)制濾波器組頻帶劃分方式 32
2.3.2 濾波器組與信道化 34
2.3.3 臨界抽取與非臨界抽取 35
2.3.4 調(diào)制濾波器組混疊與盲區(qū) 36
2.4 調(diào)制濾波器組結(jié)構(gòu)種類及設(shè)計方法 37
2.4.1 實信號調(diào)制濾波器組結(jié)構(gòu)設(shè)計 38
2.4.2 復(fù)信號調(diào)制濾波器組結(jié)構(gòu)設(shè)計 42
2.4.3 實信號無混疊無盲區(qū)濾波器組結(jié)構(gòu)設(shè)計 45
2.4.4 調(diào)制濾波器組結(jié)構(gòu)應(yīng)用與仿真分析 47
2.5 基于多相濾波器組的信號完美重構(gòu)技術(shù) 49
2.5.1 信號完美重構(gòu)理論 50
2.5.2 信號精確重構(gòu)條件 50
2.5.3 基于多相結(jié)構(gòu)的完美重構(gòu)濾波器組 52
2.5.4 信號完美重構(gòu)濾波器組結(jié)構(gòu)仿真分析 54
2.6 快速濾波器組技術(shù) 56
2.6.1 快速濾波器組基本結(jié)構(gòu) 56
2.6.2 快速濾波器組復(fù)雜度分析 60
2.6.3 快速濾波器組結(jié)構(gòu)仿真 62
2.7 本章小結(jié) 65
本章參考文獻 65
第3章 基于頻率響應(yīng)屏蔽的濾波器設(shè)計方法 67
3.1 引言 67
3.2 濾波器組復(fù)雜度定義 67
3.3 頻率響應(yīng)屏蔽技術(shù) 68
3.3.1 FRM濾波器基本結(jié)構(gòu) 68
3.3.2 內(nèi)插FRM濾波器 70
3.3.3 FRM濾波器改進結(jié)構(gòu) 72
3.3.4 二階FRM濾波器結(jié)構(gòu) 73
3.4 窄過渡帶FRM濾波器類型 74
3.4.1 窄通帶窄過渡帶FRM濾波器 74
3.4.2 寬通帶窄過渡帶FRM濾波器 75
3.4.3 中通帶窄過渡帶FRM濾波器 77
3.5 窄過渡帶FRM濾波器仿真 77
3.5.1 窄通帶窄過渡帶FRM濾波器仿真 77
3.5.2 寬通帶窄過渡帶FRM濾波器仿真 78
3.5.3 中通帶窄過渡帶FRM濾波器仿真 79
3.6 本章小結(jié) 80
本章參考文獻 80
第4章 低復(fù)雜度調(diào)制濾波器組結(jié)構(gòu) 82
4.1 引言 82
4.2 基于改進動態(tài)旋轉(zhuǎn)因子的濾波器組無乘法器設(shè)計方法 82
4.2.1 動態(tài)旋轉(zhuǎn)因子算法及改進 83
4.2.2 傳統(tǒng)截位與動態(tài)截位 84
4.2.3 無乘法器定點IFFT設(shè)計與仿真 85
4.2.4 基于FPGA的無乘法器定點IFFT實現(xiàn) 86
4.3 基于CEM-FRM低復(fù)雜度分析濾波器組結(jié)構(gòu) 88
4.3.1 基于CEM-FRM技術(shù)原理 88
4.3.2 基于CEM-FRM低復(fù)雜度分析濾波器組結(jié)構(gòu)設(shè)計 92
4.3.3 基于CEM-FRM低復(fù)雜度分析濾波器組結(jié)構(gòu)復(fù)雜度分析 93
4.3.4 基于CEM-FRM低復(fù)雜度分析濾波器組結(jié)構(gòu)仿真 95
4.3.5 基于XSG的FRM分析濾波器組實現(xiàn) 97
4.4 基于MMF-FRM低復(fù)雜度濾波器組結(jié)構(gòu) 100
4.4.1 MMF-FRM方法 100
4.4.2 MMF-FRM濾波器紋波特性 103
4.4.3 基于MMF-FRM的濾波器組結(jié)構(gòu)推導(dǎo) 105
4.4.4 基于MMF-FRM的多相分支屏蔽濾波器 108
4.4.5 基于MMF-FRM濾波器組結(jié)構(gòu)復(fù)雜度分析 109
4.4.6 基于MMF-FRM的濾波器組結(jié)構(gòu)仿真分析 110
4.5 基于CEM-FRM的動態(tài)綜合濾波器組結(jié)構(gòu) 115
4.5.1 基于CEM-FRM低復(fù)雜度綜合濾波器組結(jié)構(gòu)設(shè)計 116
4.5.2 基于CEM-FRM低復(fù)雜度綜合濾波器組結(jié)構(gòu)復(fù)雜度分析 119
4.5.3 基于CEM-FRM低復(fù)雜度綜合濾波器組結(jié)構(gòu)仿真 121
4.5.4 基于XSG的低復(fù)雜度CEM-FRM綜合濾波器組實現(xiàn) 125
4.6 基于CFM-FRM的多尺度可配置濾波器組結(jié)構(gòu) 128
4.6.1 FRM濾波器組多相分解分析 128
4.6.2 CFM-FRM方法 130
4.6.3 基于CFM-FRM的多相DFT濾波器組 133
4.6.4 多尺度可配置濾波器組實現(xiàn)方法 139
4.6.5 多尺度可配置濾波器組仿真驗證與分析 141
4.6.6 多尺度可配置濾波器組硬件仿真 145
4.7 基于蜂群算法優(yōu)化的FRM濾波器組優(yōu)化設(shè)計 146
4.7.1 理論推導(dǎo) 146
4.7.2 人工蜂群算法 150
4.7.3 算法在FRM濾波器組優(yōu)化設(shè)計的應(yīng)用 153
4.7.4 基于ABC算法優(yōu)化的FRM濾波器組結(jié)構(gòu)仿真 155
4.7.5 基于XSG的ABC算法優(yōu)化的低復(fù)雜度FRM濾波器組
實現(xiàn) 158
4.8 本章小結(jié) 164
本章參考文獻 164
第5章 調(diào)制濾波器組在電子偵察接收機中的應(yīng)用 167
5.1 引言 167
5.2 電子偵察接收機需求與特性 167
5.2.1 電子偵察接收機功能 167
5.2.2 電子偵察接收機技術(shù)指標(biāo) 169
5.3 電子偵察接收機結(jié)構(gòu)類型 171
5.3.1 瞬時測頻接收機 171
5.3.2 數(shù)字信道化接收機 172
5.4 基于調(diào)制濾波器組的數(shù)字信道化接收機 174
5.4.1 瞬時帶寬選擇 174
5.4.2 信號采樣率選擇 175
5.4.3 接收機動態(tài)范圍 175
5.4.4 子信道數(shù)與靈敏度關(guān)系 176
5.5 基于FPGA的電子偵察信道化接收機設(shè)計與實現(xiàn) 177
5.5.1 高速數(shù)據(jù)率轉(zhuǎn)換設(shè)計與實現(xiàn) 179
5.5.2 多相濾波器組模塊設(shè)計與實現(xiàn) 180
5.5.3 并行FFT模塊設(shè)計與實現(xiàn) 182
5.5.4 信號幅度和相位提取模塊設(shè)計與實現(xiàn) 182
5.5.5 瞬時測頻功能模塊設(shè)計與實現(xiàn) 184
5.6 數(shù)字信道化接收機性能測試與分析 184
5.6.1 信號包絡(luò)與瞬時相位提取測試 185
5.6.2 信道化接收機靈敏度與動態(tài)范圍測試與分析 187
5.6.3 多信號信道化測試 188
5.6.4 瞬時測頻性能測試與分析 189
5.7 本章小結(jié) 190
本章參考文獻 190
第6章 調(diào)制濾波器組在通信接收機中的應(yīng)用 192
6.1 引言 192
6.2 多載波調(diào)制技術(shù)應(yīng)用 193
6.2.1 OFDM調(diào)制技術(shù) 193
6.2.2 FMT調(diào)制技術(shù) 195
6.3 多載波通信接收機結(jié)構(gòu) 197
6.3.1 信道子帶劃分方式 197
6.3.2 濾波器組多載波通信系統(tǒng)模型 197
6.3.3 基于調(diào)制濾波器組的OFDM結(jié)構(gòu) 198
6.3.4 基于調(diào)制濾波器組的FMT結(jié)構(gòu) 200
6.4 濾波器組多載波通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)仿真與分析 203
6.4.1 基于調(diào)制濾波器組的OFDM結(jié)構(gòu)仿真 203
6.4.2 基于調(diào)制濾波器組的FMT結(jié)構(gòu)仿真 204
6.5 星載通信接收機中的信道化技術(shù)應(yīng)用 207
6.5.1 星載通信中數(shù)字信道化特點 207
6.5.2 星載通信中信道化基本結(jié)構(gòu) 209
6.6 基于調(diào)制濾波器組的星載信道化器 210
6.6.1 非均勻星載信道化器 210
6.6.2 子信道分解與綜合 211
6.6.3 基于多相濾波的星載信道化器結(jié)構(gòu) 213
6.6.4 星載信道化器低復(fù)雜度解決方法 214
6.6.5 星載信道化器結(jié)構(gòu)仿真與分析 217
6.7 本章小結(jié) 221
本章參考文獻 222
第7章 多通道數(shù)字信道化技術(shù)在陣列信號處理中的應(yīng)用 224
7.1 引言 224
7.2 陣列信號處理應(yīng)用需求 225
7.2.1 多通道信道化處理 225
7.2.2 信號I/Q提取與測頻 226
7.2.3 脈沖寬度和到達時間測量 232
7.2.4 到達角測量 233
7.3 陣列信號處理平臺核心構(gòu)架 233
7.3.1 早期陣列信號處理平臺構(gòu)架 233
7.3.2 現(xiàn)代陣列信號處理平臺構(gòu)架 235
7.4 多通道陣列信號處理中的數(shù)字信道化器應(yīng)用 235
7.4.1 通用多通道陣列信號處理硬件平臺 235
7.4.2 并行多通道數(shù)字信道化器 236
7.4.3 窄過渡帶信道化器低復(fù)雜度實現(xiàn)方法 237
7.5 多通道數(shù)字信道化技術(shù)在陣列信號處理中的應(yīng)用案例 238
7.5.1 陣列信號處理案例需求分析 239
7.5.2 8陣元陣列信號處理軟硬件設(shè)計方案 239
7.5.3 數(shù)字信道化器設(shè)計與實現(xiàn) 242
7.5.4 數(shù)字信道化器測試分析 249
7.6 本章小結(jié) 252
本章參考文獻 252