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        中頻數(shù)字化接收機(jī)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)分析

        2016-05-30 16:07:26褚秀春
        科技尚品 2016年3期

        褚秀春

        摘 要:無(wú)線通信是當(dāng)前社會(huì)重要的通信形式之一,已經(jīng)應(yīng)用到很多領(lǐng)域中。如今數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)發(fā)展迅速,原有的接收設(shè)備和信息技術(shù)社會(huì)的需要不符,難以滿足日益發(fā)展的需要。本文通過(guò)對(duì)中頻數(shù)字化接收機(jī)信號(hào)處理相關(guān)問(wèn)題的研究和深入分析,提出創(chuàng)新理論,以為相關(guān)領(lǐng)域研究提供參考和借鑒,促進(jìn)中頻數(shù)字化接收機(jī)信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展。

        關(guān)鍵詞:中頻數(shù)字化接收機(jī);數(shù)字雷達(dá);數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)

        1990年開(kāi)始,無(wú)線電逐漸發(fā)展起來(lái),建立了有很多特點(diǎn)的硬件平臺(tái),如開(kāi)放性、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化等等。隨著技術(shù)的發(fā)展和提高,中頻數(shù)字化接收機(jī)出現(xiàn)在人們的視野中,主要利用軟件無(wú)線電,結(jié)合中頻進(jìn)行信號(hào)采樣,實(shí)現(xiàn)信息的快速、優(yōu)質(zhì)溝通和交流,如今已經(jīng)被應(yīng)用到很多領(lǐng)域中,如加工業(yè)、傳播業(yè)、運(yùn)輸業(yè)等等。以下對(duì)其進(jìn)行深入分析。

        1 數(shù)字信號(hào)處理

        數(shù)字信號(hào)處理主要是對(duì)信號(hào)進(jìn)行搜集、改變、過(guò)濾、估值、強(qiáng)化、壓縮、辨別等一系列的處理。其構(gòu)成理論有A/D技術(shù)、離散系統(tǒng)研究、信號(hào)估值、濾波技術(shù)、信號(hào)建模、算法等[1]。目前,數(shù)字信號(hào)處理方式主要有①應(yīng)用軟件模擬計(jì)算;②應(yīng)用單片機(jī)處理信號(hào);③利用變成DSP芯片處理。

        2 接收機(jī)硬件平臺(tái)

        中頻數(shù)字化接收機(jī)運(yùn)行中先將收到的信號(hào)輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換設(shè)備中(A/D),在采集樣本后改變模數(shù)(采樣速度單位為赫茲Hz);將其中出現(xiàn)的數(shù)字信號(hào)放到PDC中加以處理(可編程變頻設(shè)備),再將頻譜傳運(yùn)到基帶信號(hào);然后進(jìn)行按個(gè)濾波,讓寬帶到達(dá)預(yù)定數(shù)值;并把采樣頻率依次減少,利用各種軟件模塊處理信號(hào),如DSP信號(hào)在被處理后,得到音頻信號(hào),由此實(shí)現(xiàn)解調(diào)、增益的效果[2]。

        3 中頻數(shù)字化接收機(jī)數(shù)字信號(hào)處理

        3.1 通道模擬

        在接收信號(hào)后將其加以放大處理(利用低噪聲放大設(shè)備),主要因?yàn)榛祛l設(shè)備對(duì)輸入的信息有一定的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。其后將信息和可變本振信號(hào)共同混合,得到頻率的差距,并得出中頻信息。在利用窄帶濾波設(shè)備將頻率增加后,達(dá)到A/D轉(zhuǎn)換設(shè)備要求的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)頻率值。

        3.2 抽取濾波技術(shù)

        3.2.1 數(shù)字混頻設(shè)備

        通常將實(shí)際信號(hào)輸入到設(shè)備中,數(shù)字混頻設(shè)備能夠應(yīng)用兩個(gè)實(shí)數(shù)乘法設(shè)備完成。用中頻信號(hào)乘以正余弦信號(hào)(NCO發(fā)出的)以使頻譜下移。僅僅利用低筒濾波設(shè)備即可將需要的信號(hào)得出。

        3.2.2 抽取濾波

        抽取慮波時(shí),如果利用濾波設(shè)備(單級(jí))就需要保證渡帶傾斜度較大,但會(huì)導(dǎo)致相關(guān)的計(jì)算程序較多,耗費(fèi)大量的時(shí)間,完成難度較高。所以可先將實(shí)際信號(hào)簡(jiǎn)單地過(guò)濾,保證發(fā)揮出抗混疊濾的作用,隨后抽樣過(guò)濾,提取信號(hào)。這樣就簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程,操作起來(lái)并不是非常復(fù)雜[3]。

        3.3 A/D采樣

        A/D采樣主要有3種方法:①過(guò)采樣。其在信號(hào)頻率最大值與1/2的中間存在緩沖區(qū)域,無(wú)須過(guò)多地要求抗諧波斜度。同時(shí),過(guò)采樣能夠避免出現(xiàn)太多的噪聲。但是應(yīng)用此方法,須采集低頻率信號(hào)的樣本,其技術(shù)要求比較高。并且采樣后出現(xiàn)的數(shù)據(jù)比較多,需要極大容量的數(shù)據(jù)輸入輸出量,之后的處理過(guò)程較為煩瑣。②Nyquist采樣。Nyquist采樣主要利用較為平均的采樣值進(jìn)行信號(hào)處理,對(duì)于信號(hào)的要求關(guān)鍵位帶寬值和時(shí)間間隔有一定的限制(帶寬為0~fh,間隔≤0.5fh)。此方法在應(yīng)用過(guò)程中能夠確保最初的信號(hào)恢復(fù)位置,時(shí)間比較精準(zhǔn),要求技術(shù)非常高。③帶通采樣。要求采樣率≥2B(信號(hào)帶寬的2倍),防止信號(hào)頻譜重復(fù)[4]。

        3.4 AGC控制

        AGC控制環(huán)節(jié)比較重要。中頻接收機(jī)運(yùn)行過(guò)程中一定要保證信號(hào)非常強(qiáng)。而AGC控制技術(shù)能夠幫助提高信號(hào)接收成功率,防止信號(hào)過(guò)強(qiáng)導(dǎo)致運(yùn)輸不佳或者無(wú)法看清等問(wèn)題,提高信號(hào)變化的穩(wěn)定性。具體在模擬AGC信號(hào)后U(電壓)通過(guò)D/A變化成模擬U,以控制窄帶信號(hào)放大設(shè)備的增益,很大程度上保證了信號(hào)幅度的穩(wěn)定性。而AGC數(shù)字通常調(diào)整性能較高,能夠保證DSP中輸入的信號(hào)比較真實(shí)。其變頻設(shè)備控制的參數(shù)有4個(gè)(如輸出額定值,最大、小增益,控制斜率等等)。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        中頻數(shù)字化接收機(jī)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)通過(guò)對(duì)信號(hào)的處理,將各種計(jì)算方法加以評(píng)估后,挑選最為有效的方法,應(yīng)用相關(guān)的處理設(shè)備進(jìn)行處理,很大程度上提高了處理效率,降低了難度,并且保證了信號(hào)的穩(wěn)定性。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)高速數(shù)據(jù)搜集處理技術(shù)的研究,發(fā)展硬件技術(shù),以此提高技術(shù)實(shí)力,優(yōu)化中頻數(shù)字接收機(jī)性能,保證更好地對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。

        參考文獻(xiàn)

        [1]朱艷紅.基于FPGA的中頻信號(hào)數(shù)字處理的技術(shù)實(shí)現(xiàn)[J].艦船電子對(duì)抗,2013,10(6):46-51.

        [2]曾兆敏,彭正松.數(shù)字下變頻器HSP50216及其在中頻數(shù)字化接收機(jī)中的應(yīng)用[J].科技資訊,2010,9(13):14-15.

        [3]馮立,姚遠(yuǎn)程,張胡平.運(yùn)用多速率處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)軟件無(wú)線電接收機(jī)的數(shù)字解調(diào)[J].西南科技大學(xué)學(xué)報(bào),2011,2(8):28-32.

        [4]羅麗,黃勇.二次雷達(dá)數(shù)字接收機(jī)的中頻帶通采樣和數(shù)字正交解調(diào)及其實(shí)現(xiàn)[J].光盤(pán)技術(shù),2012,7(4):30-31.

        (作者單位:國(guó)家新聞出版廣電總局725臺(tái))

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