带通采样在多载波数字中频接收机中的应用

合集下载

中频数字化接收及QPSK高速解调的FPGA实现

１３８电路与系统学报第１５卷择ｍ＝１，即，．ｆ＝８０ＭＨｚ，这样经正交采样零中频化后，数字部分的处理速率为４０Ｍｂｐｓ，每个信息符号内约有４个采样点，本文所设计的零中频解调算法完全可以达到较好的误码性能。

本文ＡＤＣ选用ＡＤ公司的ＡＤ６６４５（１４ｂｉｔ），ＦＰＧＡ选用Ａｉｔｅｒａ公司的ＳｔｒａｔｉｘＩＩ．２ｓ６０ｃ４。

采用正交采样技术（．ｆ＝８０ＭＨｚ）采集到信号的频谱（使用逻辑分析仪采集ＡＤＣ采样后的数据存储到ＰＣ机并用ＭＡＴＬＡＢ绘制频谱）如图９所示。

由图９可以看出，正交采样后，信号频谱被搬移到．疋／４＝２０ＭＨｚ处，再经过基于多相滤波的正交变换，信号将变换为零中频信号进入零中频解调模块进行解调。

基于多相滤波正交变换后的零中频信号频谱如图１０所示。

由信号分析仪测得的零中频解调模块解调信号的星座图如图ｌｌ所示。

本文设计并实现了一种基于多相滤波的宽带中频正交采样数字零中频接收机以及高速ＱＰＳＫ零中频解调算法，采用了适中的采样速率，即降低了系统采样速率以及数字部分的处理速率，又满足了系统对数据传输速率和低误码的性能要求。

图９正交采样得到的频谱图图ｌＯ正交变换后的零中频信号频谱参考文献。

图１１零中频解调星座图【１】杨小牛，楼才义，徐建良，著．软件无线电原理与应用【Ｍ】．电子工业出版社，２００１，１：５３・５６．【２】２ＬＥｒｕｐ，ＦＭＧａｒｄｎｅｒ，ＲＡＨａｒｒｉｓ．ＩｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎｉｎＤｉｇｉｔａｌＭｏｄｅｍｓ－Ｐａｒｔｌ：Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ【Ｊ】．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＯｎＣｏｍｍｕｎ．，１９９３，４ｌ（３）：５０１・５０７【３】ＦＭＧａｒｄｎｅｒ．ＡＢＰＳＫ／ＱＰＳＫｔｉｍｉｎｇ—ｅｒｒｏｒｄｅｔｅｃｔｏｒｆｏｒｓａｍｐｌｅｄｒｅｃｅｉｖｅｒｓ［Ｊ】．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＯｎＣｏｍｍ・，１９８６，３４（３）：４２３－４２９．作者简介ｔ赵国栋（１９７７一），男，博士，・主要从事通信系统设计及通信信号处理研究；徐建良（１９６９－），男，研究员，主要从事通信与电子对抗研究。

软件无线电知识综合

软件无线电的采样结构基本上可以分为三种：射频全宽带低通采样结构：这种结构的软件无线电，结构简洁，把模拟电路的数量减少到最低程度。

优缺点优点：对射频信号直接采样，符合软件无线电概念的定义。

缺点：（1）需要的采样频率太高，特别还要求采用大动态、多位数的A/D/A 时，显然目前的器件水平无法实现。

（2）前端超宽的接收模式会对整个结构的动态范围有很高的要求，工程实现极为困难。

所以这种结构只实用于工作带宽不太宽的场合。

射频直接带通采样结构：射频带通采样结构的软件无线电可以较好地解决上述射频低通采样软件无线电结构对A/D 转换器、高速DSP 等要求过高，以致无法实现的问题。

优点：与射频全宽带低通采样结构相比最大的不同就是采用的前置滤波器的差异；另外还有A/D 的采样速率不同；最后就是对DSP 的处理速度要求不同。

实现可行性较强。

缺点：前置窄带电调滤波器和高工作带宽的A/D （高性能采样保持放大器）实现起来还是有相当的难度。

另外，本结构需要多个采样频率，增加了系统实现复杂度。

宽带中频带通采样结构：的软件无线电结构与目前的中频数字化接收机的结构是类似的，都采用了多次混频体制或叫超外差体制。

这种宽带中频带通采样软件无线电结构的主要特点是中频带宽更宽（比如20MHz ），所有调制解调等功能全部由软件加以实现。

中频带宽更宽是这种软件无线电与普通超外差中频数字化接收机的本质区别。

本结构类似于超外差无线电台，但常规电台的中频带宽为窄带结构，而本结构为宽带中频结构。

本结构使前端电路设计得以简化，信号经过接收通道后的失真也小，而且通过后续的数字化处理，本结构具有更好的波形适应，信号带宽适应性以及可扩展性。

本结构的射频前端比较复杂，它的功能是将射频信号转换为适合于A/D 采样的宽带中频或把D/A 输出的宽带中频信号变换为射频信号。

数控振荡器(NCO )相乘实现数字混频，NCO 的频率为所需通道的中心频率，使信号的中心频率移至零频，信号由中频变换到基带，并作低通滤波和抽取，从而实现对实值带通信号的复包络正交采样。

基于ISL5416芯片的多载波数字中频接收机的设计

Ｐｏｕｔ品设计与ｒｄｃｓ产Ｄｓ＆ｆｉ应用ｅｊＡｊｔｃ０
基于ＩＬ４片的多载波Ｓ５１６芯
数字中颊接收机的’ 计设
＾
深圳市中兴通讯股份有限公司
摘要关键词
张军陈炜炜
载波１— ◆ １
２００２年无线电工程第３２鲞摹７啊３Ｊ１
ＤｓＭＡｐｉｔｎｅｊ＆ｐ／ａｉｌｃｏ￣用
个模数转换器（Ｄ）ＡＣ。在数字中频接收机中，下变频和Ｉ解调的功能Ｑ由数字电路完成，模拟电路只是信号的通道，信号经过模拟通路没有发生性质变化，只是信号频谱从射频搬移到中频。ＡＣ输出的数字信号仍然属于多Ｄ载波的中频信号。因此，数字接收机可以共用一个模拟通道，并 Ⅱ 这一模拟通道在结构上也更为简化，通常只需作一次下变频。在带来益处的同时，另一方面，数字中频接收机对模拟通道和ＡＣ的要Ｄ求也相应增加，主要表现在带宽和动态范围上。实
际应用中共用的载波数目一般不大于３。
Ｐ０ｕｔ产品设计与ｒｄｃｓ
弦信号与数字中频信号分别混频得到ＩＱ基带信号；三是信道滤波，将基带信号以外的其它频率滤除，同时，可以实现数字信号的成形滤波。还Ｎ０是数控本振，本振的频率值可以通过设Ｃ置寄存器设定。频器用乘法器实现。Ｃ和乘法混ＮＯ器的采样频率都和ＡＣ的采样频率相同，为ＡＣＤＤ的采样频率。由于较高的ＡＤ采样频率可以获得一些处理增益，此，因其值往往选为数倍或十几倍的２信号带宽。样的采样频率，于后续的倍这对信道滤波器以及基带处理部分，没有什么益处，却并且会增加硬件开销，此，因在混频和信道滤波之问有抽取模块实现降采样功能。

数字接收机的原理及应用

数字接收机的原理及应用1. 介绍数字接收机是一种用于接收数字信号的设备，它可以通过将模拟信号转换为数字信号来实现。

它的原理是将模拟信号经过采样、量化和编码处理后，以数字形式传输和处理。

数字接收机具有高抗干扰能力、高灵敏度和高精度的特点，在无线通信、电视广播、雷达等领域得到广泛应用。

2. 数字接收机的原理2.1 采样数字接收机的第一步是采样，将连续时间域中的模拟信号转换为离散时间信号。

采样是通过在一定时间间隔内获取模拟信号的样本值来实现的。

采样频率的选择需要满足奈奎斯特采样定理，即采样频率必须大于信号最高频率的两倍。

2.2 量化采样后的信号是连续的数字，为了将其转换为离散的数字，还需要进行量化处理。

量化将连续的采样值映射为离散的数值，通常使用固定的位数来表示每个样本。

较高的量化位数可以提高数字接收机的精度，但会增加数据的传输和处理开销。

2.3 编码量化后的样本值通常是以二进制形式表示的，因此需要对其进行编码。

编码的目的是将数字信号转换为二进制数据流，以便传输和处理。

常用的编码方式包括脉冲编码调制（PCM）、差分编码（DM）等。

2.4 解调接收机接收到的数字信号是经过编码的，因此需要解码还原为原始模拟信号。

解码的过程与编码相反，通常包括解调和去量化两个步骤。

解调过程将数字信号转换为模拟信号，去量化则将数字信号转换回采样值。

3. 数字接收机的应用3.1 无线通信数字接收机在无线通信领域有广泛的应用，特别是在移动通信中。

数字接收机可以通过数字信号处理技术提高通信系统的抗干扰能力和传输质量，实现高效的频谱利用和多用户接入。

3.2 电视广播数字接收机在电视广播领域的应用也越来越广泛。

数字电视接收机可以对数字电视信号进行解码，提供高清晰度和高保真度的视频和音频效果。

此外，数字接收机还可以通过互联网接收和播放在线视频。

3.3 雷达雷达是一种利用射频信号探测目标的设备，数字接收机在雷达系统中扮演重要角色。

数字接收机可以实时采样和处理雷达反射信号，提取目标信息并做出相应的处理和判断。

带通采样(欠采样)原理以及其在adc中下变频的应用

带通采样（Under-sampling）是指在采样过程中，采样频率低于信号的最大频率的奈奎斯特频率（Nyquist rate）。

带通采样主要用于对带通信号进行采样，其原理是通过对信号带宽的压缩，实现低采样率下的信号采集。

在ADC（模拟数字转换器）中，带通采样技术可以应用于下变频（down-converting）过程，以降低采样率和系统复杂度。

带通采样原理：1. 信号带宽：信号的带宽是指信号的最高频率与最低频率之差。

对于带通信号，其带宽通常远低于信号的最高频率。

2. 奈奎斯特定理：根据奈奎斯特定理，当采样频率大于等于信号最高频率的两倍时，可以通过采样得到原始信号的完整信息。

3. 带通采样：对于带通信号，可以采用带通采样方法，即将信号带宽压缩到较窄的范围内，从而降低采样率。

带通采样定理指出，当采样频率大于信号带宽的2倍时，可以实现信号的完整重建。

4. 欠采样：带通采样是一种欠采样（under-sampling）方法，采样频率低于奈奎斯特频率。

欠采样可能导致信号失真和混叠，但通过后续的信号处理和滤波，可以降低失真和混叠的影响。

在ADC中，带通采样技术可以应用于下变频过程：1. 带通采样与下变频：在ADC中，带通采样技术可以用于降低采样率，从而降低系统复杂度和成本。

通过将信号带宽压缩到较窄的范围内，可以在较低的采样率下实现信号的采集。

2. 下变频：下变频过程是指将信号从较高的频率转换到较低的频率。

在ADC中，带通采样可以应用于下变频过程，以降低采样率和系统复杂度。

3. 数字滤波：在下变频过程中，可能需要对信号进行数字滤波，以去除混叠和失真。

数字滤波器的设计需要考虑信号的带宽和采样率等因素。

带通采样（欠采样）原理及其在ADC中下变频的应用可以帮助降低采样率和系统复杂度，从而提高ADC的性能和效率。

在实际应用中，需要根据信号特性和系统需求，选择合适的带通采样方法和下变频策略。

带通采样是一种采样率低于奈奎斯特频率的采样方法，主要用于对带通信号进行采样。

探讨中频数字接收机的设计与实现

甜技凰探讨中频数字接收机的设计与实现陈春霞(91982部队13分队，海南三亚572000)c}商要】中频数字接收杌是随着数字信号处理技术不断成熟的。

笔者研究了中频数字接牧机的设计方案，并进一步探计了数据采集、数字成形滤波以及控制器的实现，很好地实现了在节约成本基础上的性能完善。

p翱】中频数字接牧机；软件无线电；数据采集；成形滤波软件无线电作为未来无线通信的发展方向，世界各国都在进行深入的研究。

基本结构主要有三种：射频低通采样数字化结构、射频带通采样数字化结构和宽带中频采样数字化结构。

其中宽带中频数字化结构既降低了中频之前模拟滤波放大处理的难度，也使其较之传统的中频数字化缕收机具有更好的波形适应性，信号带宽灵活性及可扩展性。

1中频数字接收机的设计方案随着数字信号处理技术的发展，接收机设计经历了从模拟到数字的演变过程，并且因A D C器件水平的提高，数字化程度越来越来高。

如伺j哿模拟信号变换为数字信号变成了实聊超越以往接收机系统的关键之一圈l中颏数字化方案示意图经过下变频，将射频信号变换为中频l F信号，在宽带A D C前可用～个中心频率固定的高性能抗混叠滤波器滤除带外无用信号并可在中放级实现自动增益控制，获得最大信号增益，减轻带内信号过载的可能性。

同时，A D C后用数字滤波代替了模拟滤波，提高了系统的灵活性和滤波器的选錾i性。

而且，就系统的可编程性而言，宽带中频数字化接收机与射频数字化方案相当。

2中频数字接收机的实现2．1数据采集的实现为了能采样10M H z的中频信号，高速数据采集部分采样时钟选定为f s=40M H zo此外，带通采样有可能避开带外的谐波，杂散混叠到带内来，在设计过程中只要精心选择采样频率和l F频率就能避免，因此在系统设计时I F和F s的选取是关键。

本文选用了A N LO G D E—V I C E公司的A D6640021．1模拟输入电路一般A D变换器之前要用运算放大器来驱动。

二次雷达数字接收机的中频带通采样和数字正交解调及其实现

ｎｌ时ｆ＝８ＭＨ１＝２时ｆ＝ｓ０ｚ＂１ｓ：４ＭＨ而采样率还受信噪比８ｚ的影响，另一方面，由于采用了带通采样技术，Ｄ采样率不能任Ａ
意选取。由带通采样定理可知，带通采样率ｆ应满足ｓ
２Ｈｆｎ＋１ｆ（）曼ｆ２ｆ／，ｓｓＬｎ
获得ＩＱ分量，后给出了仿真结果。、最
关键词：带通采样；正交相干检波；正交解调；数字接收机
中图分类号￣Ｐ９．Ｔ３１９文献标识码：Ａ
Ｒ］ＢａｄｓａｌｎｇａｄＤｉｉａａｒｔｒｍｏｕａｉｎｉＲｇｔｌＲｅｅｖｒａｄＩＦｎｐａｓＳｍｐｉｎｇｔｌＱｕｄａｕｅＤｅｄｌｔｏｎＳＳＤｉｉａｃｉｅｎ
者ｆ＋Ｌ＝（＋ｊＢ，Ｈｆ２１）即信号最高和最低频率之和应是带宽＂／
的整数倍。２１．采样率的确定二次雷达信号带宽为ＢＯ４ｕ，２／ＭＨ，＝．５ｓ即０９ｚ由采样定理这
直接在射频按次要求进行采样，现有器件根本无法满足其要求，
而带通采样技术正好解决了这个问题。传统的模拟正交解调原理由于模拟器件的不一致性，其幅度和相位很难优于０ｄ．Ｂ和５１。数字接收机在中频对雷达回波直接数字化，ＡＣ数据进。对Ｄ
行数字下变频和低通滤波形成基带数字ＩＱ。、由于采用了数字混
就要求采样率大于４／ＭＨｚ０９。由软件无线电的要求来看，带通采
ＴｈｅｒＩｌｍｅｔｔｏｓｉｍｐｅｎａｉｎ

零中频架构在接收机中的应用分析

零中频架构在接收机中的应用分析零中频架构（Zero Intermediate Frequency, ZIF）是一种在接收机中广泛应用的架构。

它采用数字信号处理技术，将射频信号直接转换成基带信号，避免了传统中频处理步骤，从而简化了接收机结构、提高了系统灵敏度和动态范围，降低了成本。

本文将从零中频架构的基本原理、在接收机中的应用以及其优缺点等方面进行分析。

一、零中频架构的基本原理传统接收机结构中，射频信号首先经过射频前端放大和滤波处理，然后转换成中频信号，再经过中频放大和滤波处理，最后才转换成基带信号进行数字处理。

这种结构存在诸多问题，如中频放大器要求稳定的工作状态、对抗干扰能力不足、成本高等。

而零中频架构通过直接将射频信号转换成数字基带信号，避免了中频处理步骤，简化了系统结构，提高了系统性能。

零中频架构的实现需要采用混频器和数字信号处理器。

混频器是将射频信号与本地振荡信号进行非线性混合，得到中频信号的器件。

在零中频架构中，混频器的本地振荡信号频率与射频信号频率相近，以实现零中频的效果。

利用数字信号处理器对混频器输出的中频信号进行采样、滤波、解调和解码等处理，最终得到数字基带信号。

二、零中频架构在接收机中的应用1. 通信系统在通信系统中，零中频架构可以应用于各种无线通信标准，如LTE、5G等。

采用零中频架构的接收机可以提高系统的动态范围和频谱效率，同时降低系统成本和功耗。

零中频架构还能够实现宽带通信和多模式通信的支持，提升系统的灵活性和适用性。

2. 民用雷达系统在民用雷达系统中，零中频架构可以应用于大气观测雷达、气象雷达、航空雷达等领域。

采用零中频架构的雷达系统可以提高系统的灵敏度和目标分辨率，同时降低了系统的体积和功耗。

零中频架构还能够实现雷达系统的数字波形产生和相干处理，提升系统的性能和灵活性。

三、零中频架构的优缺点1. 优点（1）系统结构简单：零中频架构避免了中频处理步骤，简化了接收机结构，减少了系统的体积和重量。

中频数字正交解调接收机的研究及实现

性由滤波器通带波纹大小决定; 过渡带宽度和阻带衰减决定了
带外噪声的抑制度。可见由此方法设计的数字滤波器得到的 I、
Q 两路基带信号的幅度一致性和相位正交性很好, 可以达到很
高的精度。在文献中详细分析了窗函数法和频率采样法,其主要
缺陷是在满足一定的阻带衰减要求时,滤波器的阶数需要很大,
从而加大了滤波器的实现成本, 从而可见切比雪夫等波纹逼近
滤波器设计的最优性。
(a)
(b)
图 4 切比雪夫等波纹逼近 FIR 滤波器波形和幅度特性
由图 4(a)可知,此方法可以精确控制通带边界频率与阻
带边界频率 ,而且随着滤波器阶数的增加阻带衰减增加,过渡
带的宽度和通带波纹的大小是减小的, 从而可以有效抑制带外
噪声和保证幅度一致。正交解调后的 I、Q 基带信号的幅度一致
宽。一般,模拟信号进行数字采样实质就是其频率沿着频率轴以
fs 为周期进行延拓。假设 fc=B,取 M=1,其频谱示意如图 2 所示,
从图中看出,只要满足
,信号频谱就不会发生混叠。
图 2 数字信号频谱周期采样化
3 低通滤波数字正交解调
低通滤波数字正交解调的原理框图如图 3 所示, 经过数字混频和数字滤波处理后得到的同相和正交两路基带信号, 形成
在数字接收系统中, 数字滤波器的设计是数字正交解调的核心。本文中使用 FIR 数字滤波器以保证正交解调中 I、Q 信号的相位正交,FIR 滤波器设计的方法有很多,包括窗函数法、频率采样法、切比雪夫等波纹逼近的设计法和均方误差最小化准则设计法等。这里主要比较了应用均方误差最小化准则设计法和切比雪夫等波纹逼近设计法, 分析两种设计法对 I、Q 基带信号幅相误差的影响,从而得出一种最优设计法。

收发信机中中频频点选择问题的讨论

[已经解决] 中频频率的选取在数字中频设计中，中频频率的选取很重要，请问各位，除了ADC的采样频率外，在设计中频频率的时候，我们还有那些约束条件呢？中频频率很大程度上受到A/D/A的采样速率和性能的限制，一般而言，中频频率必须在Naquist区的中心。

目前我就了解这么多了，希望研究这方面的朋友多多参与讨论，谢谢楼主主要考虑了以Naquist速率采样的情况了，实际应用中采样率可能要符号速率的4倍或以上了。

还可以在AD处做欠采样了，这样前端的中频可以比较高了。

原帖由pureweed于2006-12-20 09:23 发表楼主主要考虑了以Naquist速率采样的情况了，实际应用中采样率可能要符号速率的4倍或以上了。

还可以在AD处做欠采样了，这样前端的中频可以比较高了。

对信号在中频段进行带通采样（欠采样）时，中频频率的选择也应该是在第n个Naquist中心；同样这对低通采样也是实用的啊！中频的选取应该高些，以便简化射频前端的设计，我想它的选取应该有一些约束条件吧，可惜找不到这方面系统的资料中频中心频率fc的选择有两个约束：一是从射频经过多级变频下来时，要充分考虑对镜象频率的抑制。

在通信系统中，标准中频一般有：10.7MHz，21.4MHz，70MHz，140MHz，720MHz，等等，带宽越宽，所选中频越高。

另一个约束是带通采样定理，fc与fs构成一个等式关系，一般取，fc=(4n+1)fs/4。

[本帖最后由dsp2008 于2006-12-21 13:49 编辑]在《cdma系统工程师手册》中，给出了中频采样定理，lz可以参考，定理如下中频采样定理：若中频窄带带通信号的带宽为B＝f（H）-f（L），f（H）、f（L）分别为最高和最低频率，且B>=f（L），要使得采样后的基带数字信号不出现频谱混叠现象，则采样频率应满足以下约束条件：2f（H）/N <= f（s）<= 2f（L）/（N-1）其中，N是满足上式的正整数且满足：2<=N<=f（H）/B一般而言，为了后端解扩解调处理方便，一般取采样频率为码片的整数倍。

基于FPGA的中频数字接收机的研究

基于FPGA的中频数字接收机的研究基于FPGA的中频数字接收机的研究摘要：本文主要探讨了基于现场可编程门阵列（FPGA）的中频数字接收机的研究。

通过对中频数字接收机的结构和原理进行介绍，并详细讨论了FPGA技术在中频数字接收机中的应用。

通过案例分析和实验验证，验证了该技术的可行性和优势。

最后，给出了对未来发展的展望。

1.引言中频数字接收机是一种将高频模拟信号转换为数字信号的关键设备，广泛应用于通信、雷达和测控等领域。

传统的中频数字接收机主要依靠模拟电路和数字信号处理器（DSP）完成信号的处理和解调。

然而，这些传统方案存在硬件成本高、稳定性差、可扩展性差等问题。

因此，如何提高中频数字接收机的性能和可靠性成为了当前研究的热点问题。

2.中频数字接收机的结构和原理中频数字接收机主要包括前端信号处理模块、中频放大器模块、模数转换器模块、数字信号处理模块等。

其中，前端信号处理模块用于滤波、放大和混频，将输入信号转换到中频范围；中频放大器模块用于提高输入信号的幅度；模数转换器模块将模拟信号转换为数字信号，并进行采样；数字信号处理模块对采样的数字信号进行滤波、解调、解调等处理。

3.FPGA技术在中频数字接收机中的应用FPGA是一种可编程逻辑器件，具有并行处理能力、可重配置性和灵活性等优势，使其成为中频数字接收机中的理想选择。

首先，FPGA可以实现中频数字接收机各个模块的并行处理，提高系统的处理速度。

此外，FPGA可编程性强，可以根据需求进行动态调整和升级，提高系统的可扩展性和灵活性。

最重要的是，FPGA中的大量资源和算法库可以用于滤波、解调和解调等信号处理过程，可以提高中频数字接收机的性能。

4.基于FPGA的中频数字接收机的设计与实现本文以某高精度通信系统中的中频数字接收机为研究对象，设计了一种基于FPGA的中频数字接收机。

首先，通过对系统的需求进行分析，确定了系统的参数和功能需求。

然后，选择了适合的FPGA芯片，并进行了芯片的配置和硬件的设计。

一种多通道数字接收机的设计与测试方法

收稿日期：２０２２－０４－２１基金项目：国家自然科学基金（Ｕ２２４１２７７）引用格式：史磊，晏怀斌，于骏申．一种多通道数字接收机的设计与测试方法［Ｊ］．测控技术，２０２３，４２（７）：８０－８６．ＳＨＩＬ，ＹＡＮＨＢ，ＹＵＪＳ．ＤｅｓｉｇｎａｎｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｏｆａＭｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌＤｉｇｉｔａｌＲｅｃｅｉｖｅｒ［Ｊ］．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆ＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２３，４２（７）：８０－８６．一种多通道数字接收机的设计与测试方法史　磊，晏怀斌，于骏申（上海船舶电子设备研究所，上海　２０１１０８）摘要：设计了一种可用于测控系统的多通道数字接收机，结合性能指标测试，表明该接收机具有有效性和通用性。

重点阐述了该多通道数字接收机设计组成和下属各模块的设计原理，通过对幅度相位一致性、短路噪声、固定增益和采集预处理效果等接收机关键性能指标开展仿真测试和数据分析，给出某型测控设备中的实际测试结果，验证了设计的多通道数字接收机满足某型测控系统实际使用需求。

针对特定功能的测控系统，可通过尝试调整接收机相关模块的设计参数，为特定功能接收机设计提供参考。

关键词：多通道；数字接收机；信号调理；采集预处理中图分类号：ＴＰ２９文献标志码：Ａ文章编号：１０００－８８２９（２０２３）０７－００８０－０７ｄｏｉ：１０．１９７０８／ｊ．ｃｋｊｓ．２０２２．１０．３０９ＤｅｓｉｇｎａｎｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｏｆａＭｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌＤｉｇｉｔａｌＲｅｃｅｉｖｅｒＳＨＩＬｅｉ牞ＹＡＮＨｕａｉｂｉｎ牞ＹＵＪｕｎｓｈｅｎ牗ＳｈａｎｇｈａｉＭａｒｉｎｅＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｑｕｉｐｍｅｎｔＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ牞Ｓｈａｎｇｈａｉ２０１１０８牞Ｃｈｉｎａ牘Ａｂｓｔｒａｃｔ牶Ａｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒｆｏｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｉｓｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｔｅｓｔ牞ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓａｎｄｕｎｉｖｅｒｓａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｒａｒｅｓｈｏｗｎ．Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆｉｔｓｓｕｂｏｒｄｉｎａｔｅｍｏｄｕｌｅｓａｒｅｅｍｐｈａｓｉｚｅｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｔｅｓｔａｎｄｄａｔａａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｋｅｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｄｅｘｅｓｏｆｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｒ牞ｓｕｃｈａｓａｍｐｌｉｔｕｄｅａｎｄｐｈａｓｅｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ牞ｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｎｏｉｓｅ牞ｆｉｘｅｄｇａｉｎａｎｄａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｆｆｅｃｔ牞ｔｈｅａｃｔｕａｌｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｉｎａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｒｅｇｉｖｅｎ牞ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｅｄｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒｍｅｅｔｓｔｈｅａｃｔｕａｌｕｓｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆａｃｅｒｔａｉｎｔｙｐｅｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈｏｔｈｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｒｅｃｅｉｖｅｒｗｉｔｈｓｐｅｃｉｆｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｓｂｙｔｒｙｉｎｇｔｏａｄｊｕｓｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｒｅｃｅｉｖｅｒｒｅｌａｔｅｄｍｏｄｕｌｅｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ牶ｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌ牷ｄｉｇｉｔａｌｒｅｃｅｉｖｅｒ牷ｓｉｇｎａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ牷ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎｐｒｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ伴随着单片微波集成电路、微组装技术、Ａ／Ｄ采样电路、大规模可编程逻辑电路、多通道数字接收技术的快速发展，数字接收机几乎已经可以完全取代模拟接收机，成为当前接收机技术发展的主要方向。

数字化的重要理论：带通采样定理

数字化的重要理论：带通采样定理
奈奎斯特采样定理
以不低于信号最高频率2倍的采样速率对带限信号进行等间隔采样，得到的时间离散的采样信号能准确的确定原信号。

数学上已证明奈奎斯特采样定理，这里不再详细给出。

这里给出一张图简单说明。

带通采样定理基础
奈奎斯特采样定理讨论的是频谱分布在(0,fH)上的基带信号的采样问题，但是，对于雷达接收机，接收信号大多为调制的射频信号，射频信号的频率上限远高于基带信号的频率上限，但是分布在有限的(fL,fH)范围内。

虽然可以按高于最高频率的2倍进行奈奎斯特采样。

但是，很快就会发现当最高频率远远大于信号带宽B时，如果按照奈奎斯特采样率来采样，则其采样率会非常高，但是其信号带宽并不一定很宽，现实中的A/D难以实现的。

这时，低通采样定理已经不能满足实际中的使用要求，从而催生了带通采样的应用。

带通采样的限制条件
带通采样定理使用的前提条件是：只允许在其中一个频带上存在信号，而不允许在不同的频带同时存在信号，否则将会引起信号混叠。

如下图所示，为满足这一条件，可采用跟踪滤波器的办法来解决，即在采样前先进行滤波。

这样的跟踪滤波器称之为抗混叠滤波器。

带通采样理论的应用大大降低了所需的采样频率，为后面的实时处理奠定了基础。

另外，当对于一个频率很高的射频信号采样时，如果采样频率设的太低，对提高采样量化的信噪比是不利的。

所以，在可能的情况下，带通采样频率应该尽可能选的高一些，使瞬时采样带宽尽可能宽。

全固态中波广播发射机带通滤波器的原理与调试

全固态中波广播发射机带通滤波器的原理与调试全固态中波广播发射机是一种使用固态器件（如晶体管或场效应管等）进行广播信号放大和发射的设备。

为了确保发射信号的质量和合法性，发射机通常配备了带通滤波器。

本文将对全固态中波广播发射机带通滤波器的原理和调试过程进行详细阐述。

一、原理带通滤波器用于限制发射信号的频率范围，确保发射信号只包含所需的频率分量，并滤除不需要的频率成分。

全固态中波广播发射机的带通滤波器通常由一个低通滤波器和一个高通滤波器级联组成。

低通滤波器的作用是滤除高于所需频率范围的信号分量，只保留低于所需频率的信号。

高通滤波器的作用是滤除低于所需频率范围的信号分量，只保留高于所需频率的信号。

两个滤波器级联后，最终得到的信号频率范围就是带通滤波器所定义的范围。

调试带通滤波器时，需要进行以下步骤：1.设计滤波器参数：根据广播发射机的频率要求和滤波器的特性要求，确定滤波器的带宽、中心频率和阻带衰减等参数。

2.滤波器设计：根据滤波器参数，设计滤波器的传输函数或者实现滤波器的电路结构。

3.滤波器调试：在滤波器电路中加入测试信号源，在不同频率下测量输出信号的幅度和相位变化，与预期的滤波特性进行比较。

4.参数调整：根据实际测试结果，对滤波器的参数进行微调，例如改变电容或电感的数值等，以达到预期的滤波效果。

5.性能验证：在调试完成后，使用真实的广播信号进行验证，检查滤波器是否能滤除非预期频率的干扰信号，并在所需频率范围内保持信号的质量。

二、调试过程在调试全固态中波广播发射机的带通滤波器时，需要遵循以下步骤：1.测试仪器准备：准备频谱分析仪和信号发生器等测试仪器，用于测量输入和输出信号的频谱特性。

2.滤波器电路连接：将滤波器电路与发射机的输入和输出端口连接，确保信号的传输正常。

3.测试信号源设置：设置信号发生器的频率为滤波器希望通过的频率范围内的一个值，并将信号发生器连接到滤波器的输入端口。

4.测量输入信号：使用频谱分析仪测量滤波器输入端口的信号频谱特性，包括幅度和相位。

数字中频接收机技术应用及国产化实现

数字中频接收机技术应用及国产化实现张佳明【摘要】在当下国家倡导的“保障信息安全，实现核心软硬件国产化自主可控”已被上升到国家安全层面。

随着国产半导体集成电路的发展，采用国产器件实现数字中频信号接收机成为可能。

文章从数字中频接收机的基本构造及原理入手，对国产器件现状进行分析，提出了一种数字中频接收机的国产化方案。

%In the moment the country advocates the protection of information security, the realization of the core software and hardware localization of autonomous control has been raised to the national security level.Along with the development of domestic semiconductor integrated circuit, it is possible to implement digital intermediate frequency signal receiver.Based on the basic structure and principle of digital intermediate frequency receiver, this paper analyzes the present situation of domestic device, and puts forward a new method of digital IF receiver.【期刊名称】《无线互联科技》【年(卷),期】2016(000)011【总页数】2页(P141-142)【关键词】数字中频接收机;国产器件;自主可控【作者】张佳明【作者单位】广州海格通信集团股份有限公司，广东广州 510000【正文语种】中文目前我国应用的数字接收机大部分都以进口集成电路为主，数字化的中频信号或射频信号接收机需要大规模可编程集成电路、高性能信号处理器以及高采样率和带宽的模数转换器。

带通采样定理

3.1.3 带通抽样定理实际中遇到的许多信号是带通型信号，这种信号的带宽往往远小于信号中心频率。

若带通信号的上截止频率为，下截止频率为，这时并不需要抽样频率高于两倍上截止频率，可按照带通抽样定理确定抽样频率。

[定理3-2] 带通抽样定理：一个频带限制在内的时间连续信号，信号带宽，令，这里为不大于的最大正整数。

如果抽样频率满足条件，（3.1-9）则可以由抽样序列无失真的重建原始信号。

对信号以频率抽样后，得到的采样信号的频谱是的频谱经过周期延拓而成，延拓周期为，如图3-3所示。

为了能够由抽样序列无失真的重建原始信号，必须选择合适的延拓周期（也就是选择采样频率），使得位于和的频带分量不会和延拓分量出现混叠，这样使用带通滤波器就可以由采样序列重建原始信号。

由于正负频率分量的对称性，我们仅考虑的频带分量不会出现混叠的条件。

在抽样信号的频谱中，在频带的两边，有着两个延拓频谱分量：和。

为了避免混叠，延拓后的频带分量应满足（3.1-10）（3.1-11）综合式（3.1-10）和式（3.1-11）并整理得到（3.1-12）这里是大于等于零的一个正数。

如果取零，则上述条件化为（3.1-13）这时实际上是把带通信号看作低通信号进行采样。

取得越大，则符合式（3.1-12）的采样频率会越低。

但是有一个上限，因为，而为了避免混叠，延拓周期要大于两倍的信号带宽，即。

因此（3.1-14）由于为不大于的最大正整数，因此不大于的最大正整数为，故有综上所述，要无失真的恢复原始信号，采样频率应满足，（3.1-15） H f L f H f ),(H L f f )(t x L H f f B -=N B f M H -=/N B f H /s f mf f m f L s H 212≤≤+10-≤≤N m )(t x )(t x s f )(s nT x )(t x s f )(t x ),(H L f f ),(L H f f --),(H L f f ),(H L f f ),(s L s H mf f mf f +-+-))1(,)1((s L s H f m f f m f ++-++-L s L f mf f ≤+-H s H f f m f ≥++-)1(mf f m f L s H 212≤≤+m m H s f f 2≥m m mf f L s 2≤B f s 2≥Bf B f f f m L L s L =≤≤222N B f H /B f L /1-N 10-≤≤N m )(t x s f mf f m f L s H 212≤≤+10-≤≤N m图3-3 带通采样信号的频谱带通抽样定理在频分多路信号的编码、数字接收机的中频采样数字化中有重要的应用。

DQPSK调制解调的研究与实现

题目：DQPSK调制解调技术的研究与实现学生姓名：学号：专业班级：指导教师：完成时间：目录摘要 (I)Abstract (II)第一章绪论 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 DQPSK调制技术与数字通信 (2)第二章DQPSK调制与解调原理分析 (5)2.1 DQPSK信号特点 (5)2.2 差分编码与解码原理 (10)2.3 FPGA实现方案 (12)第三章DQPSK信号调制 (14)3.1 调制器总体设计方案 (14)3.2 串并转换 (14)3.3 差分编码 (15)3.4 FIR滤波器设计 (17)3.5 数字载波 (18)第四章DQPSK信号解调 (20)4.1 解调器总体方案 (20)4.2 AD采样 (20)4.3 同步设计 (22)4.3.1 COSTAS载波跟踪环 (22)4.3.2 位定时同步 (26)4.4 差分解码 (26)4.5 并串转换 (29)总结 (30)参考文献 (31)致谢 (32)摘要QPSK（quadrature phase shift keying）是四相移键控的简称，它兼有两方面的特性；从一方面看，它采用了4种相位；从另一方面看，它采用了正交的载波。

DQPSK是差分四相移键控（differential QPSK）的简称，是结合差分编码的QPSK。

DQPSK调制解调方式以其抗干扰能力强、频带利用率高等优点，在现代数字通信系统如数字微波通信、等宽带无线通信等中得到广泛的应用。

DQPSK是在QPSK(四相正交绝对调相)的基础上作的改进，它克服了QPSK信号载波的相位模糊问题，用相邻码元之间载波相位的相对变化来表示2位二进制数字信息。

由于DQPSK 传输信息的特有方式，使得解调时不存在相位模糊问题，这是因为不论提取的载波取什么起始相位，对相邻两个四进制码元来说都是相等的，那么相邻两个四进制码元的相位差肯定与起始相位无关，也就不存在由于相干解调载波起始相位不同而引起的相位模糊问题，所以，在使用中都采用相对的四相调制。

高速多通道同步采样ADC MAX1312及其应用

高速多通道同步采样ADC MAX1312及其应用【摘要】阐述了MAX1312的特性和工作原理，介绍了MAX1312与通用8位微处理器AT89C52的硬件接口设计以及软件编程方法，最后简述了该模数转换器在多相电机控制中的应用。

【关键词】模数转换器；多通道；同步采样；MAX1312Abstract：The principle，features and application of multi-channel synchronized sample ADC MAX1312 are introduced，including its hardware interface design and software programming method between MAX1312 and Micro-processor.AT89C52.At last，it describes the application of MAX1312 in controlling the polyphase electric engine.Keywords：A/D converter；multi-channel；synchronized sample；MAX13121.引言在电子测量技术中，必须把模拟信号转换为数字信号，才能够用计算机系统进行处理，模/数转换的速度和精度一直是测量的关键。

但是高速和高精确度的转换器仍然难以满足某些特殊场合的要求，例如：在多相电机控制、多相电源监控等场合，要求对多路数据进行精确同步的采集，一般的单通道A/D和多通道轮流采集A/D都不满足这种场合的要求。

MAX1312是美国美信公司（MAXIM）新推出的一种高速同步采样模数转换器，它具有12位的精度，8路模拟信号输入，单电源+5V供电，完成8个通道的转换时间仅需要1.96us，对外提供了一个12位20MHZ并行数字接口，可以很方便与各种微处理器相连接，使用十分方便[1]。