多通道数字接收机的设计与实现
来源： 作者： 发布时间：2014-12-24 09:09:18 浏览量：2 软件设计
本设计的软件实现部分全部在FPGA内进行。软件设计的流程图如图4所示。
2．1 基于多相滤波的数字下变频
绕行电感
也就是说x'BI茸和x'BQ两个序列分别是同相分量xBI(n)和正交分量xBQ(n)的2倍抽取序列，xBI(n)和XBQ(n)在时间上相差半个采样点，是由于采用了奇偶抽取所引起的，可以采用两个延时滤波器来校正，两个滤波器的频率响应满足：
在本设计中根据基于多相滤波的数字下变频的理论，在混频阶段，同相分量载波为[10-10]，正交分量载波为[010-1]，省去了NCO设计和乘法运算，实大电流电电感厂家感现起来比较方便。
2．2 脉宽匹配滤波器
2．2．1 理论基础
可以看作是由余弦信号Acos(2πft)加窗w(t)而得到的，则其傅里叶变换为两者信号频谱的卷积，其带宽则应是后窗函数的主瓣宽度所决定，及X(f)的主瓣宽度同矩形脉冲的主瓣宽度相同，为2／T。
对脉宽0．1μs，中心频率150 MHz，采样频率200 MHz的信号做仿真。仿真结果如图5所示。
通过图5可以发现单脉冲信号的频谱包含无穷多量的频率，要想让单脉冲不失真地通过滤波回路，则要求滤波器的带宽为无穷大。这在实际中是不可行的，由于能量主要集中在主瓣，所以可以根据需要进行选择性地滤波。在实际应用中如果不需要脉冲的上升沿信息，可以选取脉冲宽度的倒数作为滤波器的带宽。
在实际情况中，由于是针对单脉冲信号进行处理，因此需要针对不同的脉宽情况进行分析。对于窄脉冲情况，可设计带宽相对大一些，而对于宽脉冲情况，则可选取相对较小的带宽。
在信号脉冲宽度变化范围较大的情况下，若采用统一的滤波器带宽对信号进行处理，会导致在信号带宽较窄时，有较多的带外噪声进入到接收机，影响系统的信噪比，导致系统的灵敏度降低，降低了系统的动态范围。因此。对于窄脉冲情况，可以设计带宽相对大一些，而对于宽脉冲情况，则可以选取相对较小的带宽。
2．2．2 Matlab仿真结果
采用Matlab对信噪比情况进行仿真，输入一150 MHz的中频信号，信噪比为10 dB，采用不同通带宽度和不同阻带衰减的低通滤波器对信号进行滤波，分析输出信号信嗓比和信噪比增益情况，得到如表1所示的结果。
通过仿真可以看出，带宽越窄，阻带衰减越大，信噪比增益越高。但是当阻带衰减大于30 dB后，信噪比提升不明显。由于滤波器带宽越窄对信号能量的减少越多，所以滤波器的带宽不可以无限的小。
2．2．3 实现方法
本系统实际处理中信号脉宽的范围为0．2～150 μs。根据信号脉宽的不同将信号分为3类，分别为0.2～1μs，1～10μs，10～150μs。根据不同的脉宽，设计采用了3种不同带宽的滤波器对信号进行滤波，分别是5 MHz、1 MHz、0．1 MHz。滤波器设计原理如图6所示。
为了减小FPGA资源占用率，采用滤波器复用的方式进行滤波器的设计，通过利用脉宽选择信号SEL(2．O)对各级滤波器进大电流电感行选择，最终实现对不同脉宽类型的信号进行滤波；级间加入抽取模块降低数据速绕线电感器率，有利于数字滤波器的设计；每级输出Data1、Data2、Data3送入数据选择输出模块MUX，通过SEL(2.0)选择最终数据输出Data_out。各级滤波器的时钟采用PLL统一管理。
通过采用使能信号EN1、EN2、EN3对滤波器进行控制，可以减小系统功耗。同时，采用滤波器复用的方式，可以极大地减少所需硬件资源。
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