多相信道化接收机

    xiaoxiao2024-11-12  73

    最近在做一个多相信道化接收机,实现的功能是把的中频信号,用的采样频率采样,再对数字中频信号做数字下变频,然后对下变频后的基带信号做信道划分,总共分16个信道。


    首先是的模拟中频信号被采样后的数字中频信号为,这是由于带通采样定理决定的,在此不再详述。从这个数字中频信号开始,我开始仔细介绍整个信号处理流程。

    为了方便介绍,我假设数字中频信号为,持续时间的Chirp信号,采样率。首先要做的就是数字下变频,也就是说把中频信号做IQ调制。其信号流程图如下所示。

    NCO就是本振,左半部分就是做频移。还记得傅里叶变换的频移性质吧,也就是假设互为傅里叶变换对,在时域乘以后的傅里叶变换,对应的频域为。对于上述框图中频移部分就是应用了傅里叶变换的这个性质。乘以就等于乘以,因此把复数乘变成两个通道分别乘以、。如下图所示,同相通道乘以等于乘以,也就是频谱分别向正、负频率方向移动。同理正交通道乘以等于乘以,也就是频谱分别向正频率方向移动,向负频率方向移动并且幅度取负,与此同时,相位变换(虚数的性质)。相频图就不画了(因为我画不好)。其中向正频率方向频移的认为是镜像频谱,用低通滤波器滤除即可。

     

    为了能够恢复信号、降低采样率,我们需要把镜像频谱滤除并做抽取,下图以同相通道为例。设计低通滤波器只滤取的信号,再做抽取将采样率降低,由于输入信号,采样率,因此这一步的抽取可以抽4,即采样率降为。这一阶段处理后的I、Q信号,采样率。

    下面用Matlab仿真展示数字下变频过程中各个阶段信号的谱、镜像滤波器频率响应。

     

     

    我们感兴趣的信号覆盖了第一、二奈奎斯特区域(),信道化就是把这段感兴趣的频段分成K个通道。信道化的本质如下所示。我的案例里的频段分16个通道,每个通道,下图中每个分支前的频移项为,。每个分支的低通滤波器都一样,都是滤取一个通道的滤波器,该滤波器保证能滤取一个信道带宽()的频段。由于每个信道的带宽很低,因此可以进一步降低采样率。

     

    上述方案为一种低效方案,根据该框图的信号处理流程,我们可以看出每个信道的信号,其中是基带复数信号, 是滤波器系数,是抽取系数。经过下述数学等效变换:

    令,,,则有:

    令,也就是说是由原型滤波器的多相分支经F内插后的结果。

    将()代入上式后,信号处理流程相当于下面框图。

    原型滤波器频率响应如下图所示。

    整个信道化处理流程走完后,各个信道信号的幅频响应如下图所示,

    当然我是为了展示方便,把各个信道的信号又频移回了原始的位置。


    以上是我的一个小随笔,可能还是有错误希望走过路过的各位大神提意见。

    我的邮箱:guotianshu16@mails.ucas.edu.cn

    另外,matlab的代码我会发上来,但是因为我平时想下资料,所以我要收一个积分咯。

     

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