数字化雷达正交解调的设计与仿真实现

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1、第31卷第8期四川兵工学报2010年8月【自动化技术】数字化雷达正交解调的设计与仿真实现于爽，蒋洪晖(海军蚌埠士官学校信息技术系，安徽蚌埠233012)摘要：针对雷达系统中一般都需要将中频输出信号变换为正交的基带信号，即I、Q分量，以获得回波中的幅度和相位信息的问题。对数字化雷达的正交解调过程做了详细分析，并用Matlab对数字化正交解调电路进行了设计，仿真结果表明，该方法能较好的解调出I、Q信号。关键词：A／D；正交解调；Matlab中图分类号：TN958文献标识码：A文章编号：1006—0707(2010)08—0088—02在雷达接收系统中，传统的雷

2、达模拟正交接收机将输人的中频带通信号分别与正交的两路本振信号相乘，然后通过低通滤波滤除倍频分量，得到I、Q两路正交基带信号。其本振、混频、低通滤波均采用模拟技术实现，数字化在I、Q基带信号生成之后进行⋯。由于模拟器件的一致性及稳定性都较差，所获得的两路正交通道很难在大的动态范围内保持高度的幅度一致性及相位正交性，一般需要对两通道问的偏差做大量的校正工作。随着数字电路特别是A／D转换器性能的提高，使数字图1数字化雷达正交解调电路化由视频推向中频。与模拟解调方法相比，一种基于中频设雷达的中频信号是一个窄带过程，其表达式为直接采样的数字化正交解调方法成为目前优先

3、选用的方f)=A(f)cos(0t+0(f))案。采用这种方法，由于两路乘法器及滤波器的特性可以式中：。=2~rfo,fo为载波频率；A(t)和0(t)分别为有用信做到完全一致，并且可以节省一个A／D变换器，因而其性号的幅度和相位信息。能大大优于模拟方法。本文首先讨论了数字化正交接收1．1模数转换机的基本原理，在此基础上分析了A／D变换器和低通滤波该中频信号经A／D变换器取样后为器的设计原理，最后给出了数字接收机的实验结果。(￡)=∑Ef(nr,)×占(f—n)]因此，A／D的输出的最终信号形式为1数字化正交解调原理n)=￡)=A(nT,)COS[tO。n

4、+(nT,)]根据实际应用，仅仅采用以奈奎斯特采样率进行采样数字化正交解调电路如图1所示，其工作原理是：将模的话，采样率过高难以实现，且得不到较好的混频信号和拟中频信号，(t)首先经过A／D变换器采样数字化为，(n)，滤波结果，采样率一般需要是中心频率的4倍以上才能获然后用数控振荡器(NCO)产生的两路本振信号分别与得较好的信号的实部和虚部。An)混频，输出Yl(n)和y2(n)，再通过FIR数字低通滤波1．2正交解调器，得到所需的基带信号，(n)和Q(n)。下面在时域对此A／D转换后的采样信号分两路送到解调器，该信号和解调过程进行详细分析。在雷达接收机端

5、由数控振荡器产生的本振信号相乘进行收稿日期：2010—05—13作者简介：于爽(1985一)，男，主要从事无线通信研究；蒋洪晖(1976一)，男，主要从事隐身吸波材料研究。于爽，等：数字化雷达正交解调的设计与仿真实现89解调。，路：yI(n)=A(n){cos0(nT,)+cos[2toonT,十(nT,))Q路：y2()=A(){sin0(n)+sin[2o)0+(n))1．3低通滤波调制后的信号经过低通滤波器，滤出高频分量，可得，(n)=A(nT,)COS[0(n)]Q(n)=A(n)sin[(n)]图4解调后的，路信号在本文中低通滤波器选择的是FIR

6、滤波器，主要是因为FIR滤波器是非递归型，其稳定性好，精度高，有严格的线性相位。FIR滤波器通带频率=10MHz采样频率f=40MHz，N=30利用FDA完成滤波器的设计。让混频后的信号通过低通FIR滤波器，滤除高频分量即可得到所需的基带正交双路信号。采用这种方法得到的I、Q双路信号幅度一致性和相位正交性很好，可达到很高的精度，但它在数据采集时需要较高的采样率。2部分程序代码与仿真结果图5解调后的Q路信号设某雷达信号是脉宽10ps，中心频率为10MHz，调频带宽是2MHz的线性调频信号，接收的雷达回波中频采样频率为40MHz，然后利用低通滤波法对此回波信号

7、进行数字正交解调的结果可以得到I，Q信号，如图2～6所示。l00500．05图6解调后信号的频谱．10从上面的仿真结果可以看出，该方法能比较好的解调000204060810t

8、S出数字I、Q信号，相对与传统的解调方法，本解调系统选图2线性调频信号波形用的采样率是载波频率的4倍，极大的简化了检波的过程，减少检波的计算数据量，由于带通采样的折叠性质，如果选择的采样率不恰当的话，将使高频分量落在通带内，这样将影响正交解调质量。3结束语本文以数字化雷达正交解调为例，详细介绍了中频数字化正交解调的原理。对A／D转换器和低通滤波器提出05101520具体的设计方法，这

9、些方法在数字化雷达接收机的设计中f／Hz具有实际的应用价值。同时用