软件无线电的原理与应用-第二章课件.ppt

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1、第二章软件无线电的基本理论教学内容：采样定理多速率信号处理高效数字滤波正交变换2.1SDR中的采样定理基本采样理论——Nyquist采样定理一个频带限制在（0，fH）内的时间连续信号x(t)，如果以fs(fs≥2fH)的采样频率对其进行等间隔采样，则x(t)将由得到的采样值完全确定。低通信号采样定理说明：采样前加抗混叠模拟低通滤波器；2fH－Nyquist采样频率过采样－fs>2fH欠采样－fs<2fH低通信号采样定理说明：X(t)的频谱Xs(t)的频谱从Xs(t)中恢复X(t):低通滤波采样频率高些有利于低通滤波器设

2、计Nyquist采样定理的局限性：只讨论频谱在（0，fH）的基带信号如果f∈(fL,fH)的有限频带信号,如何?当然可按fS≥2fH采样但当fH>>B=fH-fL,fS很高,实现困难!!带通信号的采样定理一般通信系统中需要处理的信号都是带通信号，如GSM的载波频率为900MHz或者1800MHz，而信号所占带宽最大只有25MHz，尽管载波频率是非常高的，但是需要处理的信号相对于载波频率来说是比较窄的，对于这样的信号，利用带通采样的方法，可以大大降低采样频率，同时还可以完成频谱下搬移的过程。带通采样定理带通信号的采样：采

3、用（fs>2fH）采样可行，但频率过高，不易实现。X(f)设一个频率带限信号x(t)，其频带限制在内，如果其采样速率满足：n取能满足的最大正整数（0,1,2,……)，则用进行等间隔采样所得到的信号采样值能准确地确定原始信号。其中，,n为整数，且要求满足（B为信号带宽）。特例:当,B=fH,fL=0时,取n=0,即Nyquist定理说明:1)当B一定时,为了能用最低fS=2B对带通信号采样,f0须满足或信号的最高(或最低)频率就是B的整数倍,也就是说任意,带宽为B的带通信号,均可用同样的fS=2B对信号采样带通采样原理适

4、用的前提是:只允许在其中的一个频带上存在信号，而不允许在不同的频带上同时存在信号，否则将会引起信号混叠。注意:这里B应理解为处理带宽,不仅只限于某一信号的带宽,在B内可以同时存在多个信号。用抗混叠跟踪滤波器来先滤波，再采样，这样可以对一个宽的通信频带进行数字化。例:采用同一fS(=2B)就能对0.1M-1GHz整个工作频带上的射频信号采样.取B=25KHz,通过调节理想中心滤波器的中心频率fon,就能对0.1M-1GHz频段内任一信道(信道间隔25KHz)上的带通信号采样,再用软件方法解调跟踪滤波器采样带通信号的采样带

5、通采样的结果是将位于(nB，(n+1)B)(n=0,1,2···)不同频带上的信号都用位于(0,B)上相同的基带信号频谱来表示,但n为奇数时,频率对应关系是相对中心频率”反折”的,即奇数通带上的高频分量对应基带上的低频分量.低频分量对应基带上的高频分量.设在（0，B）基带上，f00±Δf有两个信号f位于第K个频带上距中心频率f0k分别为±Δf的两个信号当K为偶数时，当K为奇数时，2.2SDR中的采样理论f:1.2M-2.2GHzfS≥4.4GHz,难以实现带通采样对于雷达信号，有时甚至采用毫米波，35Ghz或者更高，这

6、时采用Nyquist是不可能实现的。2.2SDR中的采样理论一.窄带中频采样数字化当fS固定时,该模型所能处理(数字化)的信号只有而处理带宽B≤fS/2.为使模型能处理(数字化)整个频带上的所有信号,要求fS=2BS(BS为信号带宽)滤波A/DDSPB≤fS/2f0=fSfS例:常规军用VHF/UHF战术电台BS=25KHz,fs=2BS=50KHz,要求在整个频带(0.1M-2.2GHz)设计具有相同带宽和阻带特征的抗混叠跟踪滤波器.困难!!采用超外差接收体制DSP(软件)×滤波放大A/D本振BS≤B≤fS/2f0=

7、fSfSfL改变fL,对不同fi,f0不变,A/D前的抗混叠滤波器易实现缺点:在天线和A/D间增加了模拟信号处理环节适应性不强,可扩展性差不容易降低体积、成本和功耗30M~500MHzF0=30MHzB=20MHzF0=970MHz,B=20MHzfL1:1000M~1470MHz步进10MHzA/DDSP×滤波<滤波×<滤波

8、样原理一般信号(通信信号,雷达信号,遥测信号等)的瞬时带宽比较窄例:VHF/UHF战术通信电台信号带宽(间隔)为50KHz,25KHz,12.5KHz,非常规的扩频信号,带宽也只几MHz，>100MHz信号很少f0B3dB≥B0BS≤fS/2采样脉冲源(DDS)fSA/DDSP(软件)跟踪滤波放大射频直接带通采样框图理想的抗混叠滤