軟件無(wú)線電接收機(jī)中CIC濾波器及改進(jìn)技術(shù)研究.pdf

1、軟件無(wú)線電(SDR)技術(shù)已成為當(dāng)前新一代無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),其核心思想是構(gòu)造一個(gè)通用硬件平臺(tái),將各種功能用軟件來(lái)完成,并使A/D轉(zhuǎn)換器盡可能地靠近天線,使無(wú)線通信系統(tǒng)具有高度的靈活性和開(kāi)放性。無(wú)論在軍用上還是在民用上,軟件無(wú)線電技術(shù)一直是現(xiàn)代通信技術(shù)研究的熱點(diǎn)。在所有無(wú)線通信頻段均采用射頻直接數(shù)字化目前尚有難度。對(duì)信號(hào)在中頻階段進(jìn)行數(shù)字化,不僅在一定程度上簡(jiǎn)化了接收機(jī)的前端電路設(shè)計(jì),而且配以后續(xù)的數(shù)字化處理,具有較好的波形適應(yīng)性、帶

2、寬適應(yīng)性以及可擴(kuò)展性,是近期最為可行的一種設(shè)計(jì)方案。接收機(jī)無(wú)論是射頻數(shù)字化,還是中頻數(shù)字化,通常采用數(shù)字下變頻(DDC)技術(shù),將信號(hào)頻譜向下搬移,同時(shí)將采樣速率降低。數(shù)字下變頻的核心技術(shù)之一是抽取技術(shù)。級(jí)聯(lián)積分-梳狀(CIC)濾波器,是一種高效的抽取或內(nèi)插濾波器,被廣泛應(yīng)用于基于軟件無(wú)線電思想的接收機(jī)或發(fā)射機(jī)的數(shù)字前端。然而,CIC濾波器在運(yùn)算高效的同時(shí),也存在兩大缺陷,即通帶下垂(droop)嚴(yán)重和阻帶衰減不充分,實(shí)際應(yīng)用中通常需要加

3、以改進(jìn)。研究重點(diǎn)即CIC濾波器及其改進(jìn)技術(shù)。 本文首先介紹了軟件無(wú)線電的的定義、技術(shù)動(dòng)態(tài)、CIC濾波器在軟件無(wú)線電接收機(jī)中的地位和作用,然后介紹了CIC濾波器的基本理論,通過(guò)仿真驗(yàn)證了CIC濾波器的功能以及存在的缺陷,以此為基礎(chǔ),研究了幾種改進(jìn)技術(shù)。第一,介紹了Kaiser和Hamming提出的CIC濾波器銳化方法,闡述了其基本原理,通過(guò)一個(gè)子信道調(diào)諧濾波器設(shè)計(jì)實(shí)例解決方案的仿真,驗(yàn)證了該方法的有效性；第二,介紹了旋轉(zhuǎn)辛克修正法

4、,闡述了其基本原理,介紹一種基于該方法,改進(jìn)CIC濾波器阻帶特性的解決方案。并與Kaiser-Hamming銳化法結(jié)合,研究了一種同時(shí)又能改進(jìn)CIC濾波器通帶特性的解決方案。在上述解決方案中,建立了數(shù)學(xué)模型,得到了其頻率特性曲線, 驗(yàn)證了該方法的有效性。另外,對(duì)以混疊噪聲最小化為原則的優(yōu)化問(wèn)題進(jìn)行了求解,得到了一次修正和二次修正RS的旋轉(zhuǎn)量最優(yōu)解,對(duì)工程設(shè)計(jì)具有一定的指導(dǎo)意義；第三,針對(duì)旋轉(zhuǎn)辛克(RS)修正法仍需乘法器的問(wèn)題,研究了無(wú)需

5、乘法器的基于余弦濾波的改進(jìn)法,闡述了基本原理,研究一種基于該方法,改進(jìn)CIC濾波器的阻帶特性的解決方案。并與Kaiser-Hamming銳化法結(jié)合,研究了一種同時(shí)又能改進(jìn)CIC濾波器通帶特性的解決方案。在上述解決方案中,建立了數(shù)學(xué)模型,得到了其頻率特性曲線,驗(yàn)證了該方法的有效性。第四,針對(duì)上述各種方法的不足,研究了基于內(nèi)插二階多項(xiàng)式(ISOP)的改進(jìn)方法,闡述了基本原理,介紹了一個(gè)基于該方法,改進(jìn)CIC濾波器的通帶頻率特性的解決方案。在