調(diào)制濾波器組技術及其在數(shù)字接收機中的應用

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)展與應用 1
1.2.1 數(shù)字接收機在通信領域的應用 2
1.2.2 數(shù)字接收機在電子戰(zhàn)領域的應用 3
1.3 數(shù)字接收機的基本構架 5
1.3.1 射頻直接采樣結(jié)構的數(shù)字接收機 5
1.3.2 中頻采樣結(jié)構的數(shù)字接收機 7
1.3.3 零中頻采樣結(jié)構的數(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 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 重構濾波器組 16
1.5.4 快速濾波器組 17
1.5.5 頻率響應屏蔽方法 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 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)構種類及設計方法 37
2.4.1 實信號調(diào)制濾波器組結(jié)構設計 38
2.4.2 復信號調(diào)制濾波器組結(jié)構設計 42
2.4.3 實信號無混疊無盲區(qū)濾波器組結(jié)構設計 45
2.4.4 調(diào)制濾波器組結(jié)構應用與仿真分析 47
2.5 基于多相濾波器組的信號完美重構技術 49
2.5.1 信號完美重構理論 50
2.5.2 信號精確重構條件 50
2.5.3 基于多相結(jié)構的完美重構濾波器組 52
2.5.4 信號完美重構濾波器組結(jié)構仿真分析 54
2.6 快速濾波器組技術 56
2.6.1 快速濾波器組基本結(jié)構 56
2.6.2 快速濾波器組復雜度分析 60
2.6.3 快速濾波器組結(jié)構仿真 62
2.7 本章小結(jié) 65
本章參考文獻 65
第3章 基于頻率響應屏蔽的濾波器設計方法 67
3.1 引言 67
3.2 濾波器組復雜度定義 67
3.3 頻率響應屏蔽技術 68
3.3.1 FRM濾波器基本結(jié)構 68
3.3.2 內(nèi)插FRM濾波器 70
3.3.3 FRM濾波器改進結(jié)構 72
3.3.4 二階FRM濾波器結(jié)構 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 低復雜度調(diào)制濾波器組結(jié)構 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低復雜度分析濾波器組結(jié)構 88
4.3.1 基于CEM-FRM技術原理 88
4.3.2 基于CEM-FRM低復雜度分析濾波器組結(jié)構設計 92
4.3.3 基于CEM-FRM低復雜度分析濾波器組結(jié)構復雜度分析 93
4.3.4 基于CEM-FRM低復雜度分析濾波器組結(jié)構仿真 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低復雜度濾波器組結(jié)構 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)構推導 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)構復雜度分析 109
4.4.6 基于MMF-FRM的濾波器組結(jié)構仿真分析 110
4.5 基于CEM-FRM的動態(tài)綜合濾波器組結(jié)構 115
4.5.1 基于CEM-FRM低復雜度綜合濾波器組結(jié)構設計 116
4.5.2 基于CEM-FRM低復雜度綜合濾波器組結(jié)構復雜度分析 119
4.5.3 基于CEM-FRM低復雜度綜合濾波器組結(jié)構仿真 121
4.5.4 基于XSG的低復雜度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 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)化設計 146
4.7.1 理論推導 146
4.7.2 人工蜂群算法 150
4.7.3 算法在FRM濾波器組優(yōu)化設計的應用 153
4.7.4 基于ABC算法優(yōu)化的FRM濾波器組結(jié)構仿真 155
4.7.5 基于XSG的ABC算法優(yōu)化的低復雜度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指標 169
5.3 電子偵察接收機結(jié)構類型 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)與靈敏度關系 176
5.5 基于FPGA的電子偵察信道化接收機設計與實現(xiàn) 177
5.5.1 高速數(shù)據(jù)率轉(zhuǎn)換設計與實現(xiàn) 179
5.5.2 多相濾波器組模塊設計與實現(xiàn) 180
5.5.3 并行FFT模塊設計與實現(xiàn) 182
5.5.4 信號幅度和相位提取模塊設計與實現(xiàn) 182
5.5.5 瞬時測頻功能模塊設計與實現(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用 192
6.1 引言 192
6.2 多載波調(diào)制技術應用 193
6.2.1 OFDM調(diào)制技術 193
6.2.2 FMT調(diào)制技術 195
6.3 多載波通信接收機結(jié)構 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 198
6.3.4 基于調(diào)制濾波器組的FMT結(jié)構 200
6.4 濾波器組多載波通信系統(tǒng)結(jié)構仿真與分析 203
6.4.1 基于調(diào)制濾波器組的OFDM結(jié)構仿真 203
6.4.2 基于調(diào)制濾波器組的FMT結(jié)構仿真 204
6.5 星載通信接收機中的信道化技術應用 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 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 213
6.6.4 星載信道化器低復雜度解決方法 214
6.6.5 星載信道化器結(jié)構仿真與分析 217
6.7 本章小結(jié) 221
本章參考文獻 222
第7章 多通道數(shù)字信道化技術在陣列信號處理中的應用 224
7.1 引言 224
7.2 陣列信號處理應用需求 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架 233
7.3.1 早期陣列信號處理平臺構架 233
7.3.2 現(xiàn)代陣列信號處理平臺構架 235
7.4 多通道陣列信號處理中的數(shù)字信道化器應用 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雜度實現(xiàn)方法 237
7.5 多通道數(shù)字信道化技術在陣列信號處理中的應用案例 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計方案 239
7.5.3 數(shù)字信道化器設計與實現(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