基于傅立葉變換的數(shù)字信道化及相關(guān)技術(shù).pdf

1、隨著信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步和電子技術(shù)的發(fā)展,雷達(dá)信號(hào)偵察接收機(jī)逐漸從模擬體制向數(shù)字體制轉(zhuǎn)變。基于高速、大容量FPGA和DSP技術(shù)的數(shù)字信道化接收機(jī)具有瞬時(shí)頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍大、能夠同時(shí)處理多個(gè)信號(hào)、截獲概率高、設(shè)備體積小、重量輕、面向?qū)ο?環(huán)境/任務(wù)時(shí),可靈活編程控制等特點(diǎn),在寬帶偵察接收機(jī)設(shè)計(jì)中得到廣泛的重視。但數(shù)字信道化技術(shù)的發(fā)展遇到了兩個(gè)方面的困難。一方面,隨著ADC采樣技術(shù)的快速發(fā)展,其采樣速率已從MHz級(jí)提高到GHz級(jí),幾乎可以滿(mǎn)足

2、對(duì)射頻寬帶信號(hào)的直接采樣了,然而數(shù)字信號(hào)處理器件卻僅能處理MHz級(jí),這嚴(yán)重地限制了電子戰(zhàn)接收機(jī)的實(shí)時(shí)處理能力。另一方面,由于信道數(shù)目有限、瞬時(shí)信號(hào)存在的時(shí)間有限、信道化處理的時(shí)間有限,因此也限制了信道化接收機(jī)的測(cè)頻精度。為此,必須考慮新的數(shù)字信號(hào)處理體系結(jié)構(gòu)。
　　 本文研究了分段STFT算法、逐點(diǎn)滑動(dòng)DFT/DTFT算法、受控遞歸算法等幾種基于傅立葉變換的新型信道化接收機(jī)。通過(guò)對(duì)傅立葉變換算法進(jìn)行深入研究,使其能夠在FPGA硬

3、件上以并行流水的方式實(shí)現(xiàn)。偵察接收機(jī)能夠?qū)走_(dá)信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和頻率測(cè)量,實(shí)時(shí)地給出信號(hào)到達(dá)時(shí)間、終止時(shí)間、脈沖寬度等參數(shù)。這幾種基于傅立葉變換的信道化方法,對(duì)雷達(dá)信號(hào)偵察接收機(jī)的信道化、智能化、小型化及開(kāi)放式設(shè)計(jì)都具有重要意義。
　　 本文對(duì)基于傅立葉變換的數(shù)字信道化技術(shù)和測(cè)頻技術(shù)進(jìn)行了研究和創(chuàng)新,主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。
　　 1.提出了多相濾波和短時(shí)FFT結(jié)合的多相FFT算法。將大點(diǎn)數(shù)的FFT分解為多個(gè)小點(diǎn)數(shù)的F

4、FT的并行運(yùn)算,提高了FFT算法的并行度,并將多相FFT算法應(yīng)用于基于分段STFT算法的接收機(jī)中。
　　 2.利用遞歸算法計(jì)算有限長(zhǎng)數(shù)據(jù)的DFT/IDFT譜、DTFT譜和ZT譜,并給出了計(jì)算信號(hào)DFT譜、DTFT譜和ZT譜的單相單極點(diǎn)遞歸單元結(jié)構(gòu)、多相單極點(diǎn)遞歸單元結(jié)構(gòu)、單相雙極點(diǎn)遞歸單元結(jié)構(gòu)、多相雙極點(diǎn)遞歸單元結(jié)構(gòu)和純實(shí)數(shù)運(yùn)算的遞歸單元結(jié)構(gòu),代替已經(jīng)廣泛使用的FFT算法進(jìn)行信號(hào)頻譜分析。
　　 3.利用計(jì)算DFT/DT

5、FT譜的單相遞歸單元改造逐點(diǎn)滑動(dòng)DFT/DTFT算法的頻率單元,解決了滑動(dòng)DFT/DTFT算法的輸出不穩(wěn)定問(wèn)題,并利用改進(jìn)逐點(diǎn)滑動(dòng)DFT算法的頻率單元構(gòu)建了數(shù)字信道化接收機(jī)。
　　 4.提出了受控遞歸算法的概念。利用計(jì)算DTFT譜的遞歸單元構(gòu)建了兩種常用的濾波器組,并將它們應(yīng)用于信道化接收機(jī)中,完成了信號(hào)檢測(cè)、時(shí)頻分析及時(shí)頻參數(shù)測(cè)量等多種功能。
　　 5.利用FFT譜和頻譜細(xì)化技術(shù),提出了三線幅度法和雙線幅度法(Rife