一种数字式调谐接收装置及其控制方法
【专利摘要】本发明提出了一种数字式调谐接收装置，包括：用于进行量化的模数转换器，进行滤波和变频的实时数字处理逻辑，用于将处理后的实时数字中频信号转换成模拟中频信号的数模转换器和用于滤除镜频分量的低通滤波器。本发明采用数字方式实现，稳定性好，采用数字调谐和数字滤波方式，不仅可以实现任意中频输出，避免了假信号产生，还可以实现输出中频带宽的任意可变，提高了中频滤波的选择性和带外抑制能力。
【专利说明】一种数字式调谐接收装置及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子【技术领域】，特别涉及一种数字式调谐接收装置，还涉及一种数字式调谐接收装置的控制方法。
【背景技术】
[0002]调谐器主要用于将射频信号变频到所需的中频上，包括放大、变频、滤波等功能。调谐器在雷达、通信、电子侦察、环境监测、测试测量等领域应用广泛。
[0003]将射频/微波信号变为中频信号输出是调谐接收机的重要功能之一，常用的典型的输出中频频率有10.7MHz,21.4MHz、70MHz、140MHz、160MHz等。典型的调谐接收方案原理图如图1所示，该方案中通常第一本振为可调谐振荡器LO1,经过第一变频器将输入信号变频固定中频上，该中频频率称为第一中频Fifi。第二本振为固定振荡器LO2,经过第二变频器将第一中频(Fifi)信号再次变频到某一固定中频频率上，然后对外输出该中频信号FIFwt。为了得到较好的调谐接收性能，该方案通常采用多次变频方式。这种接收机的中频输出是固定的，无法实现任意中频频率输出，更无法实现输出中频的可变带宽滤波。
[0004]为了实现任意中频输出，现有的常用技术方案是将图1所示的技术方案改进成图2所示的技术方案，将第二本振设计成可调谐振荡器Fuk'，第二本振的调谐频率为Fuk'=FIFwt±FIF1。为了实现FIF()Ut信号的滤波，还可以在第二中频放大器后增加一个可调谐带通滤波器，该滤波器的中心频率随着Fipwt的不同而改变，滤波器带宽为中频输出带宽Bif。图2所示的技术方案采用模拟电路实现，电路结构复杂，稳定性差，会产生大量的假信号，另外可调谐滤波器通常选择性和带外抑制能力较差，并且无法实现中频带宽的任意可变。
【发明内容】
[0005]本发明公开了一种数字式调谐接收装置及其控制方法，解决了接收机中频输出频率无法任意调整，输出中频带宽无法灵活改变的问题。
[0006]本发明的技术方案是这样实现的:
[0007]—种数字式调谐接收装置，包括:用于进行量化的模数转换器，进行滤波和变频的实时数字处理逻辑，用于将处理后的实时数字中频信号转换成模拟中频信号的数模转换器和用于滤除镜频分量的低通滤波器；所述实时数字处理逻辑中的第一数字复本振、第一混频器和第二混频器将接收信号变频为零中频信号，第一带宽可变多速率数字滤波器和第二带宽可变多速率数字滤波器对零中频信号进行滤波，第一增益调节器和第二增益调节器对零中频信号进行增益调节；第二数字复本振、第三混频器和第四混频器将零中频信号上变频成输出的数字中频信号；加法器将第三混频器和第四混频器混频后生成的两路信号相加运算；控制单元控制第一数字复本振和第二数字复本振的两个复本振信号输出频率，控制第一可变带宽数字低通滤波器和第二可变带宽数字低通滤波器的带宽，控制第一增益调节器和第二增益调节器的增益量。
[0008]可选地，所述第一混频器和第二混频器混频后生成两路正交信号。[0009]可选地，所述第一可变带宽多速率数字低通滤波器和第二可变带宽多速率数字低通滤波器是两路相同的数字滤波器。
[0010]可选地，所述第一可变带宽多速率数字低通滤波器和第二可变带宽多速率数字低通滤波器采用抽取滤波结构。
[0011]可选地，所述第一可变带宽多速率数字低通滤波器和第二可变带宽多速率数字低通滤波器采用内插滤波结构。
[0012]可选地，所述第一可变带宽多速率数字低通滤波器和第二可变带宽多速率数字低通滤波器采用可变系数滤波结构。
[0013]本发明还提供了一种控制方法，适用于上述的数字式调谐接收装置，包括以下步骤:
[0014]步骤(a)，根据调谐的输入信号频率，将第一数字复本振的输出信号频率设置成与输入信号频率相同；
[0015]步骤(b)，根据所需的输出中频带宽配置第一可变带宽多速率数字滤波器和第二可变带宽多速率数字滤波器的参数，第一可变带宽多速率数字滤波器和第二可变带宽多速率数字滤波器设置的参数相同；
[0016]步骤(C)，根据调谐滤波的增益要求，设置第一增益调节器和第二增益调节器；
[0017]步骤(d)，根据需要调谐输出的中频频率值，将第二数字复本振的输出信号频率设置成与输出中频频率相同；
[0018]步骤(e)，启动处理，完成将输入信号频率调谐到中频频率的输出。
[0019]本发明的有益效果是:采用数字方式实现，稳定性好，采用数字调谐和数字滤波方式，不仅可以实现任意中频输出，避免了假信号产生，还可以实现输出中频带宽的任意可变，提高了中频滤波的选择性和带外抑制能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为现有的调谐接收装置的控制框图；
[0022]图2为现有的任意中频输出的调谐接收装置的控制框图；
[0023]图3为本发明的数字式调谐接收装置的控制框图。
[0024]【具体实施方式】
[0025]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0026]如图3所示，本发明提出的数字式调谐接收装置包括:用于将超外差接收测量仪器内部某一级中频信号匕进行量化的模数转换器2，进行滤波和上下变频的实时数字处理逻辑15，用于将处理后的实时数字中频信号转换成模拟中频信号的数模转换器12和用于滤除镜频分量的低通滤波器13。其中实时数字处理逻辑15中的第一数字复本振4、第一混频器51和第二混频器52用于将接收信号变频为零中频信号，第一带宽可变多速率数字滤波器61和第二带宽可变多速率数字滤波器62对零中频信号进行滤波，第一增益调节器71和第二增益调节器72用于对零中频信号进行增益调节。第二数字复本振8、第三混频器91和第四混频器92用于将零中频信号上变频成输出的数字中频信号4。控制单元10用于对第一数字复本振4和第二数字复本振8的两个复本振信号输出频率的控制，同时也用于控制第一可变带宽数字低通滤波器61和第二可变带宽数字低通滤波器62的带宽，还用于控制第一增益调节器71和第二增益调节器72的增益量。
[0027]该装置的输入I可以为超外差变频系统中的某一固定中频信号，通过ADC转换器2进行采集，变成零中频信号3。该零中频信号3分成两路进入第一混频器51和第二混频器52，与频率受控的第一数字复本振4的信号进行混频，第一数字复本振4称为NCOl。第一数字复本振4通过控制可产生频率为fm的复正弦信号序列41和复正弦信号序列42，分别为cos (2 fmn)和-jsin(2 n fmn)。混频后得到的两路正交的/[目号，称为I路信号和Q路信号。第一可变带宽数字低通滤波器61和第二可变带宽数字低通滤波器62对第一混频器51和第二混频器52输出的两路信号进行滤波，完成需要的中频带宽滤波。第一增益调节器71和第二增益调节器72分别对滤波后的信号611和信号612进行增益调整。增益调整后的两路信号与频率受控的第二数字复本振8的信号进行混频。第二数字复本振8称为NC02，其通过控制可产生频率为&的复正弦信号序列81和复正弦信号序列82，分别为cos (2 f0n)和-jsin(2 f0n)。其中，频率&即为需要输出的中频信号频率。混频后生成的两路信号分别为信号911和信号912。加法器11用于对信号911和信号912进行相加运算，得到的信号序列通过DAC转换器12变成模拟中频信号。低通滤波器13用于对转换成的模拟中频信号进行滤波，滤除镜频信号，得到最终输出的模拟中频信号14。控制单元10用于控制第一数字复本振4和第二数字复本振8的输出频率值，也用于控制第一可变带宽数字低通滤波器61和第二可变带宽数字低通滤波器62的带宽，还用于控制第一增益调节器71和第二增益调节器72的增益量。其中第一可变带宽多速率数字低通滤波器61和第二可变带宽多速率数字低通滤波器62是两路相同的数字滤波器，作用之一是实现所需的中频带宽滤波，作用之二是输出数据速率，从而使输出数据速率与DAC转换的速率相匹配，即与DAC转换的速率相同。该滤波器不局限于一级滤波器，可依据中频带宽要求和输入输出速率要求选择抽取滤波、内插滤波或可变系数滤波等结构实现。本发明数字式调谐滤波装置的数字处理部分可以采用通用可编程芯片实现。
[0028]本发明还给出了上述数字式调谐滤波装置的控制方法，包括以下步骤:
[0029]步骤(a)，根据调谐的输入信号频率fm，将第一数字复本振4的输出信号频率设置成乙，即与输入信号频率相同；
[0030]步骤(b)，根据所需的输出中频带宽配置第一可变带宽多速率数字滤波器61和第二可变带宽多速率数字滤波器62的参数，第一可变带宽多速率数字滤波器61和第二可变带宽多速率数字滤波器62设置的参数相同；
[0031]步骤(C)，根据调谐滤波的增益要求，设置第一增益调节器71和第二增益调节器72 ；
[0032]步骤(d)，根据需要调谐输出的中频频率值f0，将第二数字复本振8的输出信号频率设置成fo，即与输出中频频率相同；
[0033]步骤(e)，启动处理，即可完成将输入信号频率fm调谐到中频频率为&的输出；
[0034]步骤(f)，当输出中频频率改变时，按照步骤(a)到(e)重新设置。
[0035]本发明的数字式调谐接收装置及控制方法采用数字方式实现，稳定性好，采用数字调谐和数字滤波方式，不仅可以实现任意中频输出，避免了假信号产生，还可以实现输出中频带宽的任意可变，提高了中频滤波的选择性和带外抑制能力。
[0036]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种数字式调谐接收装置，其特征在于，包括:用于进行量化的模数转换器，进行滤波和变频的实时数字处理逻辑，用于将处理后的实时数字中频信号转换成模拟中频信号的数模转换器和用于滤除镜频分量的低通滤波器； 所述实时数字处理逻辑包括:第一数字复本振、第一混频器和第二混频器，将接收信号变频为零中频信号；第一带宽可变多速率数字滤波器和第二带宽可变多速率数字滤波器对零中频信号进行滤波；第一增益调节器和第二增益调节器对零中频信号进行增益调节；第二数字复本振、第三混频器和第四混频器将零中频信号上变频成输出的数字中频信号；力口法器将第三混频器和第四混频器混频后生成的两路信号相加运算；控制单元控制第一数字复本振和第二数字复本振的两个复本振信号输出频率，控制第一可变带宽数字低通滤波器和第二可变带宽数字低通滤波器的带宽，控制第一增益调节器和第二增益调节器的增益量。
2.如权利要求1所述的一种数字式调谐接收装置，其特征在于，所述第一混频器和第二混频器混频后生成两路正交信号。
3.如权利要求2所述的一种数字式调谐接收装置，其特征在于，所述第一可变带宽多速率数字低通滤波器和第二可变带宽多速率数字低通滤波器是两路相同的数字滤波器。
4.如权利要求3所述的一种数字式调谐接收装置，其特征在于，所述第一可变带宽多速率数字低通滤波器和第二可变带宽多速率数字低通滤波器采用抽取滤波结构。
5.如权利要求3所述的一种数字式调谐接收装置，其特征在于，所述第一可变带宽多速率数字低通滤波器和第二可变带宽多速率数字低通滤波器采用内插滤波结构。
6.如权利要求3所述的一种数字式调谐接收装置，其特征在于，所述第一可变带宽多速率数字低通滤波器和第二可变带宽多速率数字低通滤波器采用可变系数滤波结构。
7.—种控制方法，适用于权利要求1至6任一项所述的数字式调谐接收装置，其特征在于，包括以下步骤: 步骤(a)，根据调谐的输入信号频率，将第一数字复本振的输出信号频率设置成与输入信号频率相同； 步骤(b)，根据所需的输出中频带宽配置第一可变带宽多速率数字滤波器和第二可变带宽多速率数字滤波器的参数，第一可变带宽多速率数字滤波器和第二可变带宽多速率数字滤波器设置的参数相同； 步骤(C)，根据调谐滤波的增益要求，设置第一增益调节器和第二增益调节器； 步骤(d)，根据需要调谐输出的中频频率值，将第二数字复本振的输出信号频率设置成与输出中频频率相同； 步骤(e)，启动处理，完成将输入信号频率调谐到中频频率的输出。
【文档编号】H04B1/16GK103457619SQ201310309384
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年7月16日 优先权日:2013年7月16日
【发明者】张超, 詹永卫, 孟庆立, 战云, 杜会文 申请人:中国电子科技集团公司第四十一研究所