宽带信道化接收机研究与实现

　　0 引言

　　在现代电子战环境中，信号一般都具有密集化、复杂化的特点，而且占用的频谱越来越宽，从而对宽带数字信道化接收机准确接收信号提出了更高的要求。一般的数字接收机在监视整个频段时，由于相邻信道间往往会存在盲区，有可能丢失信号，而改进后的无盲区多相滤波器的信道数与抽取倍数不再相等，信道数和抽取因子之间往往存在倍数关系。FPGA以其自身的结构和高速的数据处理能力及大量的乘加器、存储器及逻辑单元，成为一种重要的信号处理工具，在高速数字滤波器的设计方面更有其明显的优势。

　　1 数字信道化原理

　　x[n]是经过A/D转换后的输入信号，在这个数字接收机中每个带通滤波器都源于一个原型低通滤波器h0[n]。如果h0[n]是一个长度为N的实系数因果低通滤波器h0[n]={h[0]，h[1]，…，h[N-1]}。这个低通滤波器能变换成一系列带通滤波器，第k个信道的中心频率为：

　　对一般的数字接收机，原型低通滤波器的长度N大于信道数K，如果N=KP，则：

　　数字信道化处理后，频率将为原来的1/M，故可以进行M倍的抽取。

　　数字信道化即由一个低通和若干带通滤波器组成的滤波器组，是信道化的根本，但如果A/D的采样信号直接送入各滤波器做数字滤波，则运算量很大，硬件上难以实现，故采用多相滤波的方法。先做抽取使信号速率降低，再进入多相滤波器组，具体流程如图1所示。

　　多项滤波器的结构一般情况下为K=FM，K为总信道数;M为每路数据的抽取倍数。让h0[n]为原型低通滤波器，该滤波器能分解成K相分量。

　　则F=2时的硬件实现框图如图2所示。

　　2 系统的Matlab仿真

　　首先要设计原型低通滤波器，Matlab是工程应用、信号处理、数学计算领域里非常实用的工具。根据相应的需要设计满足一定指标的滤波器。Matlab中的firpmord是采用最佳逼近最大最小准则的算法，该函数可以求出原型低通滤波器的阶数，指令firpm可以求出原型低通滤波器的系数。若采样率fs为200MHz，将0～fs划分为16个均匀信道，则低通滤波器的通带截止频率为6.25MHz，阻带截止频率为12.5MHz。相应的滤波器设计指标设计为通带增益为1，阻带增益为0，通带纹波为0.01 dB，阻带衰减为60 dB，采样率为200 MHz。

　　根据这些参数得到96阶的FIR滤波器，FIR滤波器特性如图3所示。

　　由于在FPGA中的编程需要量化后的滤波器，因此得到该FIR滤波器10位量化后的特性如图4所示。