[发明专利]一种宽带中频信号数字下变频方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达接收机技术领域，尤其涉及一种机载雷达宽带中频信号数字下变频方法。

背景技术

随着高科技技术引入到现代战争中，雷达接收机的数字化水平越来越高。国外从20世纪80年代就出现了研究数字接收机方面的报道，进入90年代以后逐渐出现了基于片上系统的数字接收设计思想和基于软件无线电的数字接收机设计理念。由于软件无线电技术的快速发展，基于软件无线电的数字接收机已成为主流的雷达接收机，主要由高速A/D，数字下变频(DDC，Digital Down Converter)、总线控制、存储和终端处理等五大部分组成。

针对数字化雷达接收机前端，目前市面上已经出现了很多超高速多比特的A/D采样芯片，其采样速度可达到几个Gsps，而由此带来的问题就是数字信号处理器很难实时处理如此高速的数据流，数字下变频技术就显得至关重要。

数字下变频的基本功能是将输入的宽带中频信号下变频为数字基带信号，并转换成较低的数据流。常规的数字下变频结构如图1所示。采样后的数据通过与数控振荡NCO产生的解调信号相乘，得到两路正交的信号，同时实现频谱搬移，再由低通滤波器滤波后，进行多倍抽取，达到降速的效果。对于宽带信号，经过高速A/D采样后，数据速率可达几Gsps，由于常规的数字下变频方法，工作速率与ADC输出数据的速率一致，而FPGA器件无法达到如此高的运行速度，因此采用常规的数字下变频方法无法实现对宽带中频信号进行处理。

为克服常规的数字下变频方法的缺陷，Jeffrey O.Coleman，James J.Alter和Dan Scholnik等人提出了利用希尔伯特滤波器实现频谱搬移的方法，其功能结构如图2所示。信号通过带通滤波器滤去复信号，再通过Hilbert滤波器，将得到的信号下变频为零中频，最后进行D倍抽取降速。这种下变频方法虽然可以用硬件实现，但是其资源占用量大，系统内部设计复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的数字下变频方法的资源占用量大造成的系统内部设计复杂的缺陷，提出了一种宽带中频信号数字下变频方法。

本发明的技术方案为：一种宽带中频信号数字下变频方法，具体包括如下步骤：

S1.对宽带中频信号进行采样，产生N₁路信号，且依时序排列，其中N₁为正整数；

S2.对N₁路信号进行串并转换，将每一路数据按照1路串行输入，N₂路并行输出，即1:N₂进行转换，形成N₁×N₂路依时序排列的数据x[n]，其中N₂为正整数；

S3.N₁×N₂路数据x[n]经过多相滤波正交变换，得到N₁×N₂路同相分量和N₁×N₂路正交分量；

S4.N₁×N₂路同相分量和N₁×N₂路正交分量分别经过多相滤波结构，实现2D倍抽取和低通滤波，最后得到N₁×N₂/2D路同相和N₁×N₂/2D路正交的基带信号，其中N₁×N₂/2D为正整数。

所述步骤S3具体过程如下：

设输入信号为：

其中a(t)为输入信号的包络信息，为信号的相位信息，f₀为载波频率。

根据带通采样定理：

fs=4f0(2m+1)]]>(m＝0，1，2，...)；

对其进行采样，其中f_s≥(r+1)B，f_s为采样频率，r为矩形系数，B为信号带宽。得到采样序列为：