[发明专利]一种基于FPGA的MWC压缩采样宽带数字接收机PDW形成方法

说明书

本发提供了一种基于FPGA的MWC压缩采样宽带数字接收机PDW形成方法，属于信息与通信工程中的电子对抗领域。首先通过混频模块将信号搬移至基带，通过低通滤波器获得基带压缩采样信号，再进行降速抽取，使得数据量大幅下降以便于硬件实现。将抽取后的信号输入进CORDIC模块进行幅度和相位的提取，通过利用相位差测频法测出子带频率，并利用多信道信号并行信道化方式通过对频率计算模块计算得到信号所在子带，从而得到信号的绝对载频。通过门限判决法进行脉冲提取，用脉冲提取出的信号到达和消失时间计算得到脉宽。本发明验证了基于MWC压缩采样结构数字接收机的PDW数据形成物理实现的可行性，为后续基于该新型接收机的整体系统的FPGA实现奠定了理论和硬件实现基础。

技术领域

本发明属于信息与通信工程中的电子对抗领域，具体来说是利用FPGA实现一种基于MWC压缩采样的新型数字接收机，对宽带中频信号进行欠奈奎斯特采样并生成相应PDW的方法，生成的PDW用于后续电子侦察的分选识别。

背景技术

对于现在普遍采用低截获概率(LPI)信号(包括线性调频(LFM)信号、相位编码(PSK)信号、频率编码(FSK)信号等)和捷变频信号，宽带数字接收机的接收带宽内通常含有多个载频位置不同、带宽不同的子信号，甚至其载频位置、带宽是时变的。而传统的均匀信道化结构，其子带划分是盲目的，子带带宽随着子带划分的确定后无法进行改变，因此在接收信号时会产生跨信道问题，导致数字信号处理复杂，而一味增大子带带宽，会使接收机灵敏度大幅度降低，降低信噪比提升效果。

从目前研究新型信道化结构的文献来看，大多数的研究在于如何利用非均匀信道化结构来解决均匀信道化结构出现的问题，但是这种信道划分始终是固定的，不具有自适应性的能力。今年来，压缩采样理论一直在被深入研究。2010年Mishali M.等人提出的压缩采样调制宽带转换MWC结构是目前最为成功的压缩采样结构，并于2016年由哈尔滨工程大学的陈涛课题组成功扩展到离散数字领域，用于宽带数字接收机的设计。该接收机结构利用频域稀疏信号的特点，实现了Sub-Nyquist采样，也节省了存储空间，并且分支路数减少，降低了系统复杂度，并成功地解决了跨信道问题。但其研究一直停留在理论研究和软件仿真的阶段。

本发明将MWC结构的压缩采样宽带数字接收机在Xilinx公司的FPGA上进行成功搭建，并利用Vivado软件自带仿真能力，对输入信号得到的载频、脉宽、到达时间进行仿真验证，通过验证和输入信号的信号信息基本一致，验证了用FPGA实现基于MWC压缩采样结构的宽带数字接收机并形成PDW数据的正确性和可行性。

发明内容

本发明提供了一种基于FPGA的MWC压缩采样宽带数字接收机PDW形成方法，应用于电子侦察系统，目的在于提供基于MWC压缩采样结构的宽带数字接收机在FPGA上实现并生成PDW数据的方法，并验证可行性。

本发明的目的是这样实现的：(1)将信号输入混频模块和伯努利伪随机序列相乘后输出至低通滤波模块；(2)从低通滤波模块中提取基带信号输出给降速抽取模块；(3)在降速抽取模块中对信号进行相应倍数抽取减少数据量后输出给CORDIC模块；(4)在CORDIC模块中计算出信号幅度和相位；(5)将幅度输出给脉冲提取模块进行脉冲提取并输出给到达时间测量模块测出脉冲到达时间；(6)然后将幅度输出给脉宽测量模块，在脉宽测量模块中计算得到脉宽；(7)将相位输出给相位差测频模块，测出子带相对频率；(8)将各路子信道信号的DTFT输入绝对频率测量模块中计算出信号所在子信道号，从而计算得到信号真正载频。

本发明适用的条件为：

(1)输入信号脉冲压缩雷达信号，包括常规雷达信号、二相编码信号、四相编码信号、线性调频信号、捷变频信号、非线性调频信号以及频率编码信号；

(2)模拟信号x(n)采样序列要满足奈奎斯特采样定理，可以被AD采集成数字信号。