調制濾波器組技術及其在數字接收機中的應用

第1章 數字接收機概述 1
1.1 引言 1
1.2 數字接收機的發展與應用 1
1.2.1 數字接收機在通信領域的應用 2
1.2.2 數字接收機在電子戰領域的應用 3
1.3 數字接收機的基本構架 5
1.3.1 射頻直接採樣結構的數字接收機 5
1.3.2 中頻採樣結構的數字接收機 7
1.3.3 零中頻採樣結構的數字接收機 8
1.3.4 窄帶數字接收機與寬帶數字接收機 9
1.4 數字接收機的核心處理器 10
1.4.1 高速模/數轉換器 10
1.4.2 ASIC處理器 11
1.4.3 FPGA處理器 12
1.5 調制濾波器組技術 13
1.5.1 數字正交變換 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 20
本章參考文獻 20
第2章 數字濾波器組理論與設計方法 24
2.1 引言 24
2.2 數字濾波器組基本理論 25
2.2.1 信號採樣理論 25
2.2.2 信號的抽取與插值 27
2.2.3 採樣率變換性質 29
2.2.4 濾波器組多相分解 30
2.3 調制濾波器組技術 32
2.3.1 調制濾波器組頻帶劃分方式 32
2.3.2 濾波器組與通道化 34
2.3.3 臨界抽取與非臨界抽取 35
2.3.4 調制濾波器組混疊與盲區 36
2.4 調制濾波器組結構種類及設計方法 37
2.4.1 實信號調制濾波器組結構設計 38
2.4.2 復信號調制濾波器組結構設計 42
2.4.3 實信號無混疊無盲區濾波器組結構設計 45
2.4.4 調制濾波器組結構應用與模擬分析 47
2.5 基於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 基於多相結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構模擬分析 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 快速濾波器組結構模擬 62
2.7 本章小結 65
本章參考文獻 65
第3章 基於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濾波器基本結構 68
3.3.2 內插FRM濾波器 70
3.3.3 FRM濾波器改進結構 72
3.3.4 二階FRM濾波器結構 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濾波器模擬 77
3.5.1 窄通帶窄過渡帶FRM濾波器模擬 77
3.5.2 寬通帶窄過渡帶FRM濾波器模擬 78
3.5.3 中通帶窄過渡帶FRM濾波器模擬 79
3.6 本章小結 80
本章參考文獻 80
第4章 低復雜度調制濾波器組結構 82
4.1 引言 82
4.2 基於改進動態旋轉因子的濾波器組無乘法器設計方法 82
4.2.1 動態旋轉因子算法及改進 83
4.2.2 傳統截位與動態截位 84
4.2.3 無乘法器定點IFFT設計與模擬 85
4.2.4 基於FPGA的無乘法器定點IFFT實現 86
4.3 基於CEM-FRM低復雜度分析濾波器組結構 88
4.3.1 基於CEM-FRM技術原理 88
4.3.2 基於CEM-FRM低復雜度分析濾波器組結構設計 92
4.3.3 基於CEM-FRM低復雜度分析濾波器組結構復雜度分析 93
4.3.4 基於CEM-FRM低復雜度分析濾波器組結構模擬 95
4.3.5 基於XSG的FRM分析濾波器組實現 97
4.4 基於MMF-FRM低復雜度濾波器組結構 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 基於MMF-FRM的濾波器組結構推導 105
4.4.4 基於MMF-FRM的多相分支屏蔽濾波器 108
4.4.5 基於MMF-FRM濾波器組結構復雜度分析 109
4.4.6 基於MMF-FRM的濾波器組結構模擬分析 110
4.5 基於CEM-FRM的動態綜合濾波器組結構 115
4.5.1 基於CEM-FRM低復雜度綜合濾波器組結構設計 116
4.5.2 基於CEM-FRM低復雜度綜合濾波器組結構復雜度分析 119
4.5.3 基於CEM-FRM低復雜度綜合濾波器組結構模擬 121
4.5.4 基於XSG的低復雜度CEM-FRM綜合濾波器組實現 125
4.6 基於CFM-FRM的多尺度可配置濾波器組結構 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 基於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方法 139
4.6.5 多尺度可配置濾波器組模擬驗證與分析 141
4.6.6 多尺度可配置濾波器組硬件模擬 145
4.7 基於蜂群算法優化的FRM濾波器組優化設計 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濾波器組優化設計的應用 153
4.7.4 基於ABC算法優化的FRM濾波器組結構模擬 155
4.7.5 基於XSG的ABC算法優化的低復雜度FRM濾波器組
實現 158
4.8 本章小結 164
本章參考文獻 164
第5章 調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 電子偵察接收機結構類型 171
5.3.1 瞬時測頻接收機 171
5.3.2 數字通道化接收機 172
5.4 基於調制濾波器組的數字通道化接收機 174
5.4.1 瞬時帶寬選擇 174
5.4.2 信號採樣率選擇 175
5.4.3 接收機動態範圍 175
5.4.4 子通道數與靈敏度關系 176
5.5 基於FPGA的電子偵察通道化接收機設計與實現 177
5.5.1 高速數據率轉換設計與實現 179
5.5.2 多相濾波器組模塊設計與實現 180
5.5.3 並行FFT模塊設計與實現 182
5.5.4 信號幅度和相位提取模塊設計與實現 182
5.5.5 瞬時測頻功能模塊設計與實現 184
5.6 數字通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 通道化接收機靈敏度與動態範圍測試與分析 187
5.6.3 多信號通道化測試 188
5.6.4 瞬時測頻性能測試與分析 189
5.7 本章小結 190
本章參考文獻 190
第6章 調制濾波器組在通信接收機中的應用 192
6.1 引言 192
6.2 多載波調制技術應用 193
6.2.1 OFDM調制技術 193
6.2.2 FMT調制技術 195
6.3 多載波通信接收機結構 197
6.3.1 通道子帶劃分方式 197
6.3.2 濾波器組多載波通信系統模型 197
6.3.3 基於調制濾波器組的OFDM結構 198
6.3.4 基於調制濾波器組的FMT結構 200
6.4 濾波器組多載波通信系統結構模擬與分析 203
6.4.1 基於調制濾波器組的OFDM結構模擬 203
6.4.2 基於調制濾波器組的FMT結構模擬 204
6.5 星載通信接收機中的通道化技術應用 207
6.5.1 星載通信中數字通道化特點 207
6.5.2 星載通信中通道化基本結構 209
6.6 基於調制濾波器組的星載通道化器 210
6.6.1 非均勻星載通道化器 210
6.6.2 子通道分解與綜合 211
6.6.3 基於多相濾波的星載通道化器結構 213
6.6.4 星載通道化器低復雜度解決方法 214
6.6.5 星載通道化器結構模擬與分析 217
6.7 本章小結 221
本章參考文獻 222
第7章 多通道數字通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 多通道通道化處理 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字通道化器應用 235
7.4.1 通用多通道陣列信號處理硬件平臺 235
7.4.2 並行多通道數字通道化器 236
7.4.3 窄過渡帶通道化器低復雜度實現方法 237
7.5 多通道數字通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 數字通道化器設計與實現 242
7.5.4 數字通道化器測試分析 249
7.6 本章小結 252
本章參考文獻 252