[发明专利]基于分数阶Fourier变换的频带折迭式数字信道化接收方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子和通信工程领域，具体涉及利用线性频率调制实现频带折迭式数字信道化的方法。

背景技术

电子侦察接收机主要可分为：传统超外差式接收机(全景显示搜索接收机、监测侦听分析接收机)和新体制接收机(压缩接收机、信道化接收机、声光接收机、数字接收机)。其中信道化接收机是一种具有快速信息处理能力的非搜索式超外差接收机。它既具有超外差接收机灵敏度高和频率分辨力高的优点，又具有很强的处理同时到达多个信号的能力和很高的截获概率，缺点是所需设备量多、体积大、成本高。

传统信道化接收设备是利用多个不同中心频率的带通滤波器来进行波段或信道的划分，如图1所示，被称为纯信道化接收机。其是将整个侦察频段(f_A～f_B)通过三次划分来进行信道分割。首先用相互邻接的带通滤波器将(f_A～f_B)划分为m个分波段，每个分波段的带宽为B₁=|f_B-f_A|/m。在每个分波段内进行变频、放大处理，使各分波段输出变换到相同的频率范围上。这即是接收机中的第一次波道划分。第二次波道划分是将各分波段的输出用带通滤波器划分为n个子波段，每个子波段的带宽为B₂=B₁/n|f_B-f_A|/m·n。子波段数共计m·n个。在每个子波段同样进行变频、放大处理，使各子波段输出变换到相同的频率范围上。第三次波道划分是实现信道划分，将每个子波段的输出划分为k个信道，在每个信道内进行变频、放大、解调，各个信道输出的信号送至信号处理器进行处理。

从图1所示的纯信道化接收框图可以看出该形式接收机所需设备量极大。为减少设备，可对m个分波段通道的输出进行“折迭”，即把m个分波段通道的输出迭加在一起，然后送至子波段分路器，如图2所示，即频带折迭式信道化接收机。由于折迭的结果，子波段通道的数目变为n个，比图1所示的纯信道化接收机减少了(m-1)·n个。经过信道分路器分路后，信道的数目变为成n·k个，比纯信道化接收机减少了(m-1)·n·k个。如果把n个子波段通道的输出也进行“折迭”，则信道的数目将减少为k个。由此可见，频带折迭式信道化接收机的设备量比纯信道化接收机大大减少。这是这种结构接收机的突出优点。

但是，频带折迭式信道化接收机存在下述3个缺点：

(1)造成信道输出模糊。它是指，当某一个信道有输出信号时，该信号属于哪一个分波段是不确定的。为了消除这种模糊性，必须在接收机中设置一些辅助电路，例如，在每个分波段中设检测电路和指示器，用以确定信号的分波段归属问题。

(2)造成信道输出信号的混迭。这是因为，在分波段通道输出折迭的情况下，不同分波段接收到的信号有可能最后落入同一个信道输出，这便造成信道输出信号的混迭。在这种情况下，将不能将混迭的信号分离开来进行分析和识别。

(3)使接收机的灵敏度下降。这是因为，由于频带折迭，使折迭通道的噪声彼此迭加，接收机输出的总噪声功率增大，从而导致接收机灵敏度的下降。

随着数字信号处理理论和硬件技术的不断发展和完善，目前更多的是采用数字频率信道化方法来进行信道划分，从而为这种接收机进一步减小体积、降低成本提供了可能。不过，电子侦察接收机的工作频率范围很宽，往往需要覆盖十几甚至几十个GHz，采用单波道数字信道化接收在硬件实现上存在诸多困难，如：ADC器件的采样速率。那么能否对传统的频带折迭式信道化接收进行改进，从而降低对硬件的参数要求，并进一步减少设备量和提高性能呢?

近年来，分数阶Fourier变换理论得到了迅猛的发展。分数阶Fourier变换定义式如下：