专利名称：一种宽带接收数字前端处理方法
技术领域：
本发明属于雷达接收技术领域，特别涉及宽带信号接收下变频和处理。本发明还 涉及用于无线通信的相关宽带信号接收处理技术。
背景技术：
软件无线电思想是20世纪90年代以后出现的一种全新的设计思想，其核心是在 通用的通信平台上加载不同的通信软件，以实现不同的通信方式间的转换。理想的软件无 线电平台是对天线接收到的模拟信号经过放大后直接采样，实现完全的可编程性。其后所 有的信号处理，包括下变频混频，带通滤波，载波提取，IQ解调等都在其后的DSP\FPGA芯片 中处理。目前，软件无线电最终的公认标准还未形成，具体实现时还需根据实际技术条件对 其结构进行适当调整。在接收信号数字化、软件化的实现中，数字下变频起着重要的作用。传统数字下变 频大多采用专用芯片，其功能大部分已经固化，兼容性差。由于FPGA具有运算速度快、易于 编程等优点，使用FPGA设计数字下变频器的方式逐渐被采用。
发明内容
为了实现宽带数字接收，本发明提供了一种基于FPGA的宽带数字中频信号下变 频算法。将天线接收到的整个工作频段分为η段进行混频，得到的宽带中频信号。算法根据 当前频率码选择相应的频段，控制数字下变频器对宽带中频信号进行数字下变频处理，得 到信号的载波。下面通过前端及AD采样、频谱搬移、抽取和滤波三个递进流程(参见图1)对 此算法进行详细说明一.前端及AD采样一路接收到的射频信号x(t)经过隔离、数控衰 减、低噪放后进行功分，产生η路信号分别进行混频。选择第一路信号与F(I)本振混频，第 二路信号与F(2)= F(I)+ 80MHz本振混频，以此类推，第η路与F(2)= F(I)+ ηΧ80ΜΗζ进行 混频。各路混频后的信号经补偿、放大后送至带通滤波器后输出Xl(t)，X2(t)…Xn(t)(中 心频率F3=F2+F1，带宽80MHz)，带通滤波器输出的信号进入AD进行采样，采样速率为F1， 得到采样产生数据速率为F1，中心频率为F2，带宽80MHz的数字中频信号Xl (η)，X2 (η)… Xn (η)。各个频段的中频信号分别经过采样后送入FPGA进行处理。二.频谱搬移
采样后送入FPGA的信号是中心频率为F2，带宽80MHz的数字中频信号，在FPGA 内部，首先通过系统得到当前射频信号的频率，根据此频率所在的频段选择信号所在的DA 输入Xn(η)送入数据处理通道，为Χ(η)。在数据处理通道中要先把此信号进行数字下变 频到基带进行处理。采用数字控制振荡器(DDS)产生正交的两路数字本振Cos(WOn)和 sin (wOn)，根据系统得到的当前信号频率码，控制DDS产生与其一致的数字本振。DA输入的 信号X (η)与DDS产生的正交数字本振cos (wOn)和sin(wOn)分别相乘，即可把X (η)的频 谱搬移到零中频，并进行正交分解得到I、Q两路正交的基带信号。三.抽取和滤波频谱搬移后得到的信号的数据流的速率为F1。在宽带接收时，AD用高速率采样。 为了降低码速率，减轻信号处理压力，本发明对I、Q信号分别进行了降速处理。这里采用积 分梳状滤波器(CIC)对基带信号进行M倍抽取滤波，得到速率为Fl/Μ的I、Q基带信号。再 使用FIR低通滤波器对信号分别进行补偿滤波，即能够获得完整信号。后面对I、Q基带信 号进行处理，可以实现多种调制方式的信号解调。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是本发明的创新之处在 于，接收到的射频信号经过混频得到宽带中频信号后，就可以通过数字处理的方式得到此 宽带中频信号的基带信息。本发明主要用于IFF，ATC功能接收功能，同时适用于其他基于 二次雷达的通信系统和射频信号接收系统，特别适用于多种调制方式共存的跳频二次雷达 通信系统宽带接收机的实现。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中
图1是以把射频信号分成两路处理为例说明该算法处理流程图。图2是下面实例处理过程中信号速率和带宽示意图。
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。天线接收到lOOOMHz-1160MHz的射频信号，需要分成两路进行接收。功分后一路 与1315MHz本振混频，另一路信号与1395MHz本振混频，可以得到中频为275MHz带宽为 80MHz的中频信号。此信号经过ADC 220MHz采样，得到中频55MHz带宽为80MHz的信号，此 信号与DDS输出的本振信号混频，即可得到零中频信号，再经过CIC抽取滤波和FIR低通滤 波，即可得到基带IQ信号，进行基带信号处理。此系统中如果射频信号当前频率为1010MHz，则选择其与1315MHz本振混频，得到 中频信号为305 MHz J^lADC 220MHz采样后得到的数字中频是85MHz。进入FPGA后，根 据当前频率码控制DDS产生85MHz的数字本振，与输入的数字中频混频后得到零中频信号。 经过11倍CIC抽取，得到速率为20MHz的I/Q信号。本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的 新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
一种宽带接收数字前端处理方法，包括以下步骤第一步，接收到的射频信号功分成n路，每一路分别进行混频，各路之间混频的频率相差80MHz；之后分别经过处理进入AD进行采样，采样频率为F1，各路均产生中心频率为F2、带宽80MHz的数字中频信号，送入FPGA进行处理；第二步，根据系统的当前信号频率码选择对应的AD输入，并控制DDS产生与此AD采样得到的信号频谱一致的正交数字本振，AD输入的信号与DDS产生的正交数字本振分别相乘后把频谱搬移到零中频，并进行正交分解得到I、Q两路正交的基带信号；第三步，频谱搬移后得到的信号数据流的速率为F1，采用CIC抽取滤波器对此信号进行M倍抽取滤波，得到速率为F1/M的I、Q基带信号，再使用FIR低通滤波器对该基带信号信号分别进行补偿滤波。
全文摘要
本发明公开了一种宽带接收数字前端处理方法，包括以下步骤第一步，接收到的射频信号功分成n路，每一路分别进行混频，各路之间混频的频率相差80MHz；之后分别经过处理进入AD进行采样，采样频率为F1，各路均产生中心频率为F2、带宽80MHz的数字中频信号，送入FPGA进行处理；第二步，根据系统的当前信号频率码选择对应的AD输入，并控制DDS产生与此AD采样得到的信号频谱一致的正交数字本振，AD输入的信号与DDS产生的正交数字本振分别相乘后把频谱搬移到零中频，并进行正交分解得到I、Q两路正交的基带信号；第三步，频谱搬移后得到的信号数据流的速率为F1，采用CIC抽取滤波器对此信号进行M倍抽取滤波，得到速率为F1/M的I、Q基带信号，再使用FIR低通滤波器对该基带信号信号分别进行补偿滤波。
文档编号H03D7/00GK101908858SQ20101023588
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者王双陆, 王延芳, 黄卫 申请人:四川九洲电器集团有限责任公司