宽带数字接收机算法与仿真研究.pdf

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1、WIDEBANDDIGITALRECEIVERALGORITHMANDSIMULATIONRESEARCHAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaMajor:SignalandInformationProcessingAuthor:ZhangLiAdvisor:ProfessorHeZishuSchool:SchoolofElectronicEngineering摘要摘要随着现代战争对雷达性能要求的不断提高以及数字处理技术的日臻成熟，数字阵

2、列雷达成为了雷达发展的主流。宽带数字接收机因具有大宽带、大动态范围、多信号并行处理、宽带信号实时处理的能力，成为目前数字阵列雷达的重要组成部分。软件无线电技术有效解决了之前数字接收机普遍存在精度较低、功耗较大等问题。基于软件无线电的数字中频接收机不但能够节约开发成本，并且具有更高的灵活性和通用性，使得系统能以最小的代价来完成改进升级。以现在的平台来说，限制数字接收机发展的主要因素是高速模数转换器（ADC）和后续数字信号处理器速度。在宽带数字接收机中，ADC是非常重要的器件，天线接收的射频信号通过ADC转换为数字信号。作为系统模数变换的转折点，对

3、整个接收机的信号处理起着至关重要的作用。ADC的最大采样率限制了接收机的最大处理带宽，而且ADC的分辨率也直接影响接收机的动态范围。目前高速的ADC一般动态范围比较小，不能够满足雷达接收机对大带宽大动态范围的要求，所以需要使用多片ADC进行并行采样，以实现信号的实时处理。目前一般采用的多通道数字中频处理方案，将宽带模拟信号带宽划分为多通道进入接收机，用多个较低速率的ADC并行采样，在数字域调制至基带，再还原宽带信号的完整带宽，这样既能保证高采样率又能保证高精度。本文以多通道数字接收机为背景，首先介绍了数字接收机中涉及到的软件无线电理论,提出了宽

4、带多通道接收方案，重点研究了接收机通道技术，介绍了信道化和宽带合成技术，并且以单通道为例进行方案设计与仿真。接着，介绍了接收机多通道均衡算法，重点介绍了频域算法和基于傅里叶变换的通道均衡技术。为优化拟合效果，对基本频域算法加以修正，采用加权的最小二乘拟合法并详细讨论了某些因素对算法性能的影响最后，研究了接收机ADC时钟抖动问题，从理论上分析了时钟抖动对采样信号的影响，针对正弦信号、基带线性调频信号、中频线性调频信号三种情况，推导出时钟抖动对ADC输出信噪比的影响公式，并给出利用ADC测量抖动的方法，最后通过仿真实验验证理论的正确性和可行性。关键

5、词：宽带数字接收机，宽带合成，通道均衡算法，ADCIABSTRACTABSTRACTWiththeconstantimprovementofradarperformancerequirementsofmodernwarfareandthemorematureofdigitalprocessingtechnology,digitalarrayradarhasbecomethemainstreaminthedevelopmentofradar.Widebanddigitalreceiverbecauseofitsbroadband,largedyn

6、amicrange,parallelsignalprocessing,widebandsignalreal-timeprocessingability,becameanimportantpartofcurrentdigitalarrayradar.Radiotechnologyeffectivelysolvedtheformerubiquitousdigitalreceiverproblems,suchasthelowprecision,highpowerconsumption.Digitalintermediatefrequencyrecei

7、verbasedonsoftwareradiocannotonlysavedevelopmentcost,andhashigherflexibilityandgenerality,sothesystemcancompletetheupgradeimprovementwiththeminimumcost.Nowtotheplatform,themainfactorsrestrictingthedevelopmentofdigitalreceiveristhespeedofhigh-speedanalog-to-digitalconverter(A

8、DC)andsubsequentdigitalsignalprocessor.Inthewidebanddigitalreceiver,ADCisav