基于多相濾波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效寬帶的數(shù)字接收機(jī)研究

1、西 安 郵 電 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題 目：基于多相濾波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效寬帶數(shù)字接收機(jī)研究 院 （系）： 通信與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電子信息科學(xué)與技術(shù) 班 級(jí)： 電科0903班 學(xué)生姓名： 導(dǎo)師姓名： 常虹 職稱： 講師 起止時(shí)間： 2013年3月11日至2013年6月14日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）誠信聲明書本人聲明：本人所提交的畢業(yè)論文基于多相濾波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效寬帶數(shù)字接收機(jī)研究是本人在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下獨(dú)立研究、寫作的成果，論文中所引用他人的文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)、圖件、資料均已明確標(biāo)注；對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明并表示感謝。本人完全意識(shí)到本聲明

2、的法律后果由本人承擔(dān)。 論文作者： （簽字） 時(shí)間：2013年6月14日 指導(dǎo)教師已閱： （簽字） 時(shí)間：2013年6月14日西 安 郵 電 大 學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書 學(xué)生姓名指導(dǎo)教師常虹職稱講師院(系) 通信與信息工程學(xué)院專業(yè)電子信息科學(xué)與技術(shù)題目基于多相濾波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效寬帶數(shù)字接收機(jī)研究 任務(wù)與要求1. 調(diào)研寬帶數(shù)字測頻接收機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)寬帶接收原理及相關(guān)知識(shí)。2. 學(xué)習(xí)MATLAB仿真軟件，并能進(jìn)行簡單程序編寫。3. 學(xué)習(xí)傳統(tǒng)濾波器的相關(guān)知識(shí)。4. 設(shè)計(jì)多相濾波器組及瞬時(shí)測頻的實(shí)現(xiàn)算法并與傳統(tǒng)濾波器組進(jìn)行性能對比分析。5. 對所設(shè)計(jì)算法進(jìn)行MATLAB仿真并對仿真結(jié)果

3、進(jìn)行分析。開始日期2013年3月11日完成日期2013年6月14日院 長(簽字)2013年3月12日西 安 郵 電 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論文) 工 作 計(jì) 劃 2013年 3 月 14 日 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 常虹 職稱 講師 院（系） 通信與信息工程學(xué)院 專業(yè) 電子信息科學(xué)與技術(shù) 題目 基于多相濾波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效寬帶數(shù)字接收究 工作進(jìn)程起 止 時(shí) 間工 作 內(nèi) 容3月11日至3月20日 調(diào)研寬帶數(shù)字測頻接收機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，學(xué) 習(xí)寬帶接收機(jī)原理及相關(guān)知識(shí)。 3月21日至3月31日 學(xué)習(xí)MATLAB仿真軟件，并能進(jìn)行簡 單程序編寫。 4月1日至4月30日 學(xué)習(xí)傳統(tǒng)濾波器的相關(guān)知識(shí)。設(shè)計(jì)

4、多相 濾波器組及瞬時(shí)測頻的實(shí)現(xiàn)算法并與傳 統(tǒng)濾波器進(jìn)行性能對比分析。5月1日至5月15日 對所設(shè)計(jì)算法進(jìn)行MATLAB仿真并對仿真 結(jié)果進(jìn)行分析。 5月16日至5月28日 撰寫論文，完成論文初稿。 5月29日至6月5日 完善并修改畢業(yè)論文。 6月6日至6月14日 準(zhǔn)備答辯。主要參考書目(資料) (1) (美)James Tsui著.楊小牛，陸安南，金飚 譯.帶寬數(shù)字接收機(jī)M.電子工業(yè)出版社，2002.1-25.242-259(2) 陳永其, 黃愛蘋, 嚴(yán)文忠. 一種寬帶中頻數(shù)字信道化偵察接收機(jī)方案J. 電子對抗技, 2003, 33(8): 34-35(3) Rabiner L R, Croc

5、hiere R E 著.多抽樣率數(shù)字信號(hào)處理M. 酆廣增 譯. 北京: 人民郵電出版社, 1988. 322-344(4) 楊小牛, 樓才義, 徐建良. 軟件無線電原理與應(yīng)用M. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2001. 69-74主要儀器設(shè)備及材料1.計(jì)算機(jī)一臺(tái)2.MTALAB 2007仿真平臺(tái)論文(設(shè)計(jì))過程中教師的指導(dǎo)安排每周指導(dǎo)一次，主要解答學(xué)生問題，指導(dǎo)研究進(jìn)度，并檢查閱讀資料筆記和仿真程序。對計(jì)劃的說明本計(jì)劃為開題之初所定，后續(xù)會(huì)根據(jù)具體情況隨時(shí)調(diào)整，最終一定按畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定結(jié)束日期完成。西安郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告通信與信息工程學(xué)院 院（系）電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè) 09 級(jí) 0

6、3班課題名稱:基于多相濾波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效寬帶數(shù)字接收機(jī)研究 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師： 常虹 報(bào)告日期： 2013年3月15日 1本課題所涉及的問題及應(yīng)用現(xiàn)狀綜述本課題所涉及的問題：1. 調(diào)研寬帶數(shù)字測頻接收機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)寬帶接收原理及相關(guān)知識(shí)2. 學(xué)習(xí)MATLAB仿真軟件,并能進(jìn)行簡單程序編寫。3. 學(xué)習(xí)傳統(tǒng)濾波器的相關(guān)知識(shí)。4. 設(shè)計(jì)多相濾波器組及瞬時(shí)測頻的實(shí)現(xiàn)算法并與傳統(tǒng)濾波器組進(jìn)行性能對比分析。5. 對所設(shè)計(jì)算法進(jìn)行MATLAB仿真并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析?；诙嘞酁V波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效帶寬數(shù)字接收機(jī)的發(fā)展前景在無線電技術(shù)領(lǐng)域,無線電系統(tǒng)所處理的主要對象是電磁波。20

7、世紀(jì)70年代以前,對電磁信號(hào)的處理主要以模擬處理方法為主。80年代以后,隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用,并逐步顯現(xiàn)出模擬處理方式所無法達(dá)到的優(yōu)越性?，F(xiàn)代的戰(zhàn)爭中的武器裝備中存在著大量的無線電設(shè)備，戰(zhàn)場上的態(tài)勢感知、偵察監(jiān)視、精確打擊、通信指揮、導(dǎo)航識(shí)別等等信息交互行為大多通過無線電的方法實(shí)現(xiàn)，這些設(shè)備關(guān)系著整支軍隊(duì)的戰(zhàn)斗力。其對戰(zhàn)爭的影響力恰恰證明了電子戰(zhàn)在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的起著至關(guān)重要的作用。電子戰(zhàn)包括兩個(gè)方面：電子對抗和電子反對抗。早期的電子對抗中包括偵察和干擾，后來隨之技術(shù)的進(jìn)步，電子戰(zhàn)的范疇不斷擴(kuò)大，又有了電子隱身和電子摧毀等新領(lǐng)域出現(xiàn)。作為發(fā)展歷史最為悠久的電子戰(zhàn)

8、技術(shù)領(lǐng)域，電子偵察的主要任務(wù)是接收敵方的雷達(dá)，通信等設(shè)備輻射信號(hào)?，F(xiàn)代戰(zhàn)爭中，電子戰(zhàn)所面臨的信號(hào)環(huán)境是一個(gè)空前密集的環(huán)境，雷達(dá)偵察接收機(jī)也根據(jù)作戰(zhàn)任務(wù)的不同演變?yōu)閹最?，主要有電子信?hào)情報(bào)偵察接收機(jī)，電子支援偵察接收機(jī)等等。隨著微電子技術(shù)的進(jìn)步和信號(hào)處理理論的發(fā)展，電子偵察接收機(jī)不斷涌現(xiàn)出新的體制和處理方法。隨著大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的迅速發(fā)展 ,雷達(dá)接收機(jī)和電子戰(zhàn)接收機(jī)的數(shù)字化已是一種必然趨勢。對電子偵察接收機(jī)也提出了更高的要求。傳統(tǒng)的模擬接收機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，性能有限。作為一種新型接收機(jī)，數(shù)字接收機(jī)體制在較寬的頻帶內(nèi)有較高的靈敏度，精確度和穩(wěn)定性，同時(shí)具有高截獲概率以及功能上靈活可編程等

9、一系列優(yōu)點(diǎn)。作為現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理理論的重要分支，多速率信號(hào)處理技術(shù)和多相濾波器組是數(shù)字信道化接收機(jī)的理論基礎(chǔ)。對濾波器組引入多相分解使其在速度和資源損耗上得到理想的優(yōu)化。正因?yàn)樵趯?shí)現(xiàn)高速信號(hào)子帶的劃分所體現(xiàn)出的優(yōu)勢，多相濾波器組成為數(shù)字信道化接收機(jī)工程實(shí)現(xiàn)的重要方法。2本課題需要重點(diǎn)研究的關(guān)鍵問題、解決的思路及實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性分析關(guān)鍵問題：1. 調(diào)研寬帶數(shù)字測頻接收機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀，學(xué)習(xí)寬帶接收原理及相關(guān)知識(shí)2. 學(xué)習(xí)MATLAB仿真軟件,并能進(jìn)行簡單程序編寫。3. 學(xué)習(xí)傳統(tǒng)濾波器的相關(guān)知識(shí)。4. 設(shè)計(jì)多相濾波器組及瞬時(shí)測頻的實(shí)現(xiàn)算法并與傳統(tǒng)濾波器組進(jìn)行性能對比分析。5 對所設(shè)計(jì)算法進(jìn)行MATL

10、AB仿真并對仿真結(jié)果進(jìn)行分析。解決思路： 1. 闡述電子戰(zhàn)在現(xiàn)在戰(zhàn)爭中的用途和地位，接著介紹電子戰(zhàn)偵察接收機(jī)中的兩種重要的接收機(jī)體制：信道化接收機(jī)和數(shù)字接收機(jī)。2. 學(xué)習(xí)多相濾波器組的理論基礎(chǔ)。3. 對參數(shù)編碼器進(jìn)行介紹，探討信號(hào)檢測與參數(shù)測量的方法。4. 學(xué)習(xí)MATLAB仿真軟件,并能進(jìn)行簡單程序編寫。5. 針對仿真過程中的數(shù)據(jù)參數(shù)，分析能量檢測法的性能和噪聲不確定性的影響。6. 在老師指導(dǎo)下形成課題具體論文報(bào)告，并不斷完善論文。實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的可行性：本文主要通過研究用基于多相濾波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效帶寬數(shù)字接收機(jī)，對多相濾波器組進(jìn)行理論推導(dǎo)與仿真分析。立足多相濾波器組完成總體硬件架構(gòu)的

11、設(shè)計(jì)：通過MATLAB搭建一個(gè)系統(tǒng)，原理階段用MATLAB語言編寫的系統(tǒng)用于原理仿真驗(yàn)證。3完成本課題的工作方案首先，要掌握相關(guān)信息如下;1. 了解數(shù)字接收機(jī)的發(fā)展過程和發(fā)展前景。2. 了解多相濾波器組的原理和工作原理。 3. 學(xué)習(xí)MATLAB語言及其軟件的仿真。4. 查閱相關(guān)資料，探索分析并構(gòu)建仿真模型，并給出對仿真系統(tǒng)的優(yōu)化方案。其次，用MATLAB進(jìn)行仿真測試;通過MATLAB搭建一個(gè)相同的系統(tǒng)，原理階段用MATLAB語言編寫的系統(tǒng)用于原理仿真驗(yàn)證。工程實(shí)現(xiàn)階段用于MATLAB并探究解決方案。最后，撰寫論文，完成論文初稿，完善并修改畢業(yè)論文。4指導(dǎo)教師審閱意見指導(dǎo)教師(簽字)： 2013

12、 年 3 月 24 日說明：本報(bào)告必須由承擔(dān)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))課題任務(wù)的學(xué)生在畢業(yè)論文(設(shè)計(jì)) 正式開始的第1周周五之前獨(dú)立撰寫完成，并交指導(dǎo)教師審閱。西安郵電大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)成績評(píng)定表學(xué)生姓名性別女學(xué)號(hào)專 業(yè)班 級(jí)課題名稱基于多想濾波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效寬帶數(shù)字接收機(jī)研究課題類型軟件工程類難度一般畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間2013 年3 月11 日6 月14 日指導(dǎo)教師 常虹 (職稱 講師 )課題任務(wù)完成情況論文 19 (千字)； 設(shè)計(jì)、計(jì)算說明書 (千字)； 圖紙 47 (張)；其它(含附件)：指導(dǎo)教師意見分項(xiàng)得分：開題調(diào)研論證 分； 課題質(zhì)量（論文內(nèi)容） 分； 創(chuàng)新 分；論文撰寫（規(guī)范

13、） 分； 學(xué)習(xí)態(tài)度 分； 外文翻譯 分指導(dǎo)教師審閱成績：指導(dǎo)教師(簽字)： 2013年 月 日評(píng)閱教師意見分項(xiàng)得分：選題 分； 開題調(diào)研論證 分； 課題質(zhì)量（論文內(nèi)容） 分； 創(chuàng)新 分；論文撰寫（規(guī)范） 分； 外文翻譯 分評(píng)閱成績： 評(píng)閱教師(簽字)： 2013 年 月 日驗(yàn)收小組意見分項(xiàng)得分：準(zhǔn)備情況 分； 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量 分； （操作）回答問題 分驗(yàn)收成績：驗(yàn)收教師(組長)(簽字)： 2013 年 月 日1答辯小組意見分項(xiàng)得分：準(zhǔn)備情況 分； 陳述情況 分； 回答問題 分； 儀表 分答辯成績： 答辯小組組長(簽字)： 2013 年 月 日成績計(jì)算方法(填寫本系實(shí)用比例)指導(dǎo)教師成績

14、20 () 評(píng)閱成績 30 () 驗(yàn)收成績 30 () 答辯成績 20 ()學(xué)生實(shí)得成績(百分制)指導(dǎo)教師成績 評(píng)閱成績 驗(yàn)收成績 答辯成績 總評(píng) 答辯委員會(huì)意見畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))總評(píng)成績(等級(jí))： 院(系)答辯委員會(huì)主任(簽字)： 院(系) (簽章) 2013 年 月 日備注西安郵電大學(xué)畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))成績評(píng)定表(續(xù)表)目錄摘要IABSTRACTII1緒論11.1研究背景11.2寬帶數(shù)字接收機(jī)的現(xiàn)狀11.3傳統(tǒng)接收機(jī)與現(xiàn)代接收機(jī)的區(qū)別21.4本文的主要任務(wù)42數(shù)字濾波器基本理論52.1數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)52.1.1IIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)52.1.2FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)62.2數(shù)字濾波器的設(shè)

15、計(jì)原理72.2.1濾波器的性能指標(biāo)82.2.2IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法92.2.3FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法92.3本章小結(jié)113多相濾波器組的理論原理與設(shè)計(jì)173.1幾個(gè)基本定理原理173.1.1采樣定理173.1.2抽取和內(nèi)插183.1.3Noble恒等式203.2信道化濾波器組的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法203.2.1并聯(lián)數(shù)字濾波器算法實(shí)現(xiàn)濾波器組的方法203.2.2DFT算法實(shí)現(xiàn)濾波器組的方法223.3基于多相濾波器組的數(shù)字信道化253.3.1多相表示法253.3.2基于多相濾波器組結(jié)構(gòu)的數(shù)字信道化263.4多相濾波器接收機(jī)的MATLAB仿真283.5本章小結(jié)304高效的數(shù)字信道化瞬時(shí)測頻（IFM

16、）接收機(jī)314.1一種數(shù)字信道化瞬時(shí)測頻接收機(jī)方案314.2瞬時(shí)測頻的仿真分析325課題設(shè)計(jì)總結(jié)及展望39致謝40參考文獻(xiàn)4141基于多相濾波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效寬帶數(shù)字接收機(jī)研究摘要隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)和大規(guī)模集成電路制作工藝的發(fā)展，寬帶數(shù)字接收機(jī)已經(jīng)成為電子偵察系統(tǒng)中最具有發(fā)展?jié)摿Φ慕邮諜C(jī)體制之一。與之相比傳統(tǒng)的模擬接收機(jī)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，性能一般會(huì)受限。作為一種新型接收機(jī)，數(shù)字接收機(jī)體制在較寬的頻帶內(nèi)有較好的靈敏度、精確度和穩(wěn)定性，同時(shí)也具有高截獲概率以及功能上靈活可編程等一系列優(yōu)點(diǎn)。作為現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理的重要分支，多相濾波器組技術(shù)就成為了數(shù)字信道化接收機(jī)的理論基礎(chǔ)。對濾波器組引入多相分

17、解使其在速度和資源損耗上得到理想的優(yōu)化。所以多相濾波器組成為數(shù)字信道化接收機(jī)工程實(shí)現(xiàn)的重要方法。本文主要用多相濾波器組和瞬時(shí)測頻技術(shù)的方法實(shí)現(xiàn)對寬帶數(shù)字接收機(jī)的研究，對多相濾波器組進(jìn)行理論推導(dǎo)和分析，同時(shí)用MATLAB軟件進(jìn)行仿真分析，最后與傳統(tǒng)濾波器組進(jìn)行性能比較。下面就本文的總體安排做一介紹。第一章，調(diào)研國內(nèi)外的寬帶接收機(jī)研究現(xiàn)狀，對數(shù)字接收機(jī)的理論知識(shí)闡釋，分析傳統(tǒng)接收機(jī)和現(xiàn)在數(shù)字接收機(jī)的不同，確定本課題的研究方向。第二章，論述傳統(tǒng)濾波器及數(shù)字濾波器的相關(guān)理論知識(shí)，總結(jié)歸納濾波器的基本結(jié)構(gòu)和數(shù)字濾波器的兩種基本設(shè)計(jì)方法。再對FIR數(shù)字濾波器和IIR數(shù)字濾波器進(jìn)行了比較。 第三章，根據(jù)傳統(tǒng)

18、濾波器的相關(guān)知識(shí)對多相濾波器組的原理進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并研究多相濾波信道化算法，建立數(shù)學(xué)模型，并對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行詳盡的MATLAB仿真驗(yàn)證，再推倒出基于DFT多相濾波器組的信道化接收機(jī)高效結(jié)構(gòu)，并用MATLAB仿真驗(yàn)證。最后與傳統(tǒng)濾波器組進(jìn)行性能對比分析。第四章，根據(jù)前面的基礎(chǔ)知識(shí)得出瞬時(shí)測頻數(shù)字接收的結(jié)構(gòu)，并用MATLAB仿真驗(yàn)證?？偨Y(jié)高效結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，驗(yàn)證本課題的研究價(jià)值。第五章，對課題進(jìn)行總結(jié)和展望。介紹課題設(shè)計(jì)過程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，指出通過該課題的研究解決了什么問題，解決到了什么程度，最后展望本課題研究前景，指出課題未來的研究方向。關(guān)鍵字：數(shù)字信道化；多相濾波器組；瞬時(shí)測頻ABSTRACTWith

19、 digital signal processing theory and the development of large scale integrated circuits, wideband digital receiver electronic surveillance system has become the most potential for development of one of the receiver system. Traditional analog receiver structure complicated, the performance is limite

20、d. As a new receiver, a digital receiver in a wide band system has high sensitivity, accuracy, and stability, but also has a high probability of intercept the flexibility and functional programmable series of advantages. As a modern digital signal processing important branch filter bank technology h

21、as become the digital channelized receiver theoretical basis. decomposition of the filter set to introduce it in terms of speed and resource depletion on get the ideal optimization. So filter composed of digital channelized receiver works to achieve an important method. In this paper, a method with

22、a polyphase filter bank to achieve the wideband digital receivers research on the polyphase filter bank theoretical derivation and analysis, simulation analysis using matlab and then comparing the performance of conventional filter bank analysis. The first chapter, research status, the digital recei

23、ver to learn the theory of knowledge, compared to the conventional receiver and present different digital receivers to determine the direction of the research projects. Chapter learning traditional filters, and the knowledge of the digital filter, to learn the basic structure of the filter and the d

24、igital filter of the two basic design. And then the FIR digital filter and IIR digital filters are compared. Chapter III, according to the traditional knowledge of the filter on the principle of polyphase filter bank mathematical derivation and study the polyphase filter channel algorithm, a mathema

25、tical model, and a detailed mathematical model ofmatlabsimulation, pushed to a group based on DFT filter channelized receiver efficient structures and instantaneous frequency measurement digital receiver structure and using matlab simulation. Final performance with the traditional comparative analys

26、is filter bank. Chapter IV, on topics summary and outlook. A summary of the subject, describes the design process subject lessons, noting that through the research projects to solve the problem, to solve and to what extent, the final prospect research prospects, pointing out the direction of future

27、research topics.Keywords: digital channelized; instantaneous frequency measurement; polyphase filter bank基于多相濾波器組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效寬帶數(shù)字接收機(jī)研究1緒論1.1研究背景近年來，隨著A/D(analog-to-digital)變換技術(shù)、DSP(digital signal processing)等技術(shù)的發(fā)展，寬帶高速數(shù)字化接收機(jī)正逐漸成為現(xiàn)代雷達(dá)、遙測及通信系統(tǒng)中必不可少的重要組成部分。高速A/D變換器，高速數(shù)字信號(hào)處理器等，這為發(fā)展高性能、多用途的系統(tǒng)提供了技術(shù)支持。而寬帶數(shù)字接

28、收機(jī)就是在此技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展和建立起來的。這樣的接收機(jī)有許多優(yōu)點(diǎn)，如它的信號(hào)處理方法很靈活、可以從輸出的信號(hào)中得到更多信息、可以同時(shí)處理多個(gè)信號(hào)的到達(dá)等。所以國內(nèi)外都在研究這方面的技術(shù)，并且取得了很大的成果，本文從學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)出發(fā)，借鑒已研究出的技術(shù)完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)。1.2寬帶數(shù)字接收機(jī)的現(xiàn)狀當(dāng)代社會(huì)信息技術(shù)(IT)高速發(fā)展的時(shí)代，各個(gè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)強(qiáng)國都在為了現(xiàn)代戰(zhàn)爭的電子對抗中贏得先機(jī)和掌握主動(dòng)，花費(fèi)大量的精力來研究和開發(fā)數(shù)字化接收機(jī)，目的就是為了在有可能爆發(fā)的戰(zhàn)爭中居于主動(dòng)地位。對于中國來說，一些西方國家在軍事方面早早的就開始了：德國 R/S 公司研制的寬帶數(shù)字化接收機(jī) EBD900，主要用于無

29、線電監(jiān)視，其工作頻率范圍為 20MHz-2GHz，搜索速度為 4GHz/s（25KHz 帶寬），動(dòng)態(tài)范圍為 80dB。又如，英國研制的 PVS3800 接收機(jī)，工作頻率范圍為 0.5 GH z-1GHz，是一種用于電子戰(zhàn)環(huán)境中的寬帶無線電通信監(jiān)測接收機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)搜索、監(jiān)聽、分析識(shí)別等功能；還可以根據(jù)需要，通過加載不同的軟件，靈活地配置成各種不同功能的接收機(jī)，如 PV3830 截獲接收機(jī)，PV3840 分析接收機(jī)，PV3850 監(jiān)視接收機(jī)等。這些接收機(jī)盡管能夠覆蓋多個(gè)頻段，但它們只能工作于單一的頻段和模式，功能相對較少，靈活性不夠，可擴(kuò)展能力也較差，無法滿足現(xiàn)代軍事通信的。1994 年，美國系統(tǒng)

30、研究實(shí)驗(yàn)室就提出了數(shù)字信道化瞬時(shí)頻率（IF）測量接收機(jī)模型。1998年，美國空軍技術(shù)研究所在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了完善，提出了一種高效，多速率的數(shù)字信道化接收機(jī)結(jié)構(gòu)。2006 年 4 月，BAE 系統(tǒng)公司向洛克希德公司交付首套用于 F35 的電子戰(zhàn)系統(tǒng)，具有雷達(dá)告警、信號(hào)收集和分析，被動(dòng)式輻射定位和電子對抗能力。2006 年 6 月，BAE 又宣布向洛克希德公司交付首套用于 F22 生產(chǎn)型電子戰(zhàn)系統(tǒng)，這不僅標(biāo)志著這種四代機(jī)電子戰(zhàn)系統(tǒng)已正式定型生產(chǎn)，其重大意義還在于這是生產(chǎn)型寬帶電子戰(zhàn)數(shù)字接收機(jī)在戰(zhàn)術(shù)平臺(tái)上的首次應(yīng)用。F-22的無源探測分系統(tǒng) ALR-94，采用了數(shù)字信道化接收體制實(shí)現(xiàn)數(shù)字化告警接收機(jī)。

31、該數(shù)字戰(zhàn)爭系統(tǒng)吸取了商用模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）方面的突破性進(jìn)展，用可重新配置的數(shù)字接收機(jī)取代了老式的模擬接收機(jī)，可為F-22 降低成本、減少功率、減輕重量。該接收機(jī)提供超過 500MHz 的瞬時(shí)測量帶寬，并且硬件部分經(jīng)改裝可完成寬帶信道機(jī)、調(diào)諧超外差接收機(jī)或壓縮式接收機(jī)的功能。ALR -69（V）告警接收機(jī)在現(xiàn)階段升級(jí)為全數(shù)字化雷達(dá)告警接收機(jī) ALR-69A（V），ALR -69A（V）是目前安裝在美空軍 C-130，F(xiàn)16，A-10 和 MH-53 戰(zhàn)機(jī)上 ALR-69（V）的升級(jí)替代品，該告警接收機(jī)同樣采用數(shù)字信道化接收體制。以色列艾爾塔系統(tǒng)公司的 EL/L-8265

32、新一代機(jī)載雷達(dá)告警接收機(jī)使用了數(shù)字化接收機(jī)。顯然，使用數(shù)字化技術(shù)是告警機(jī)在發(fā)展道路中的必然趨勢，采用數(shù)字信道化接收體制將為告警器的性能提升起到不可估量的作用。與國外相比較，國內(nèi)數(shù)字信道化接機(jī)技術(shù)的研究和發(fā)展有些滯后。國內(nèi)在數(shù)字信道化接收及其后續(xù)編碼技術(shù)的研究工作剛剛起步，國內(nèi)僅有少數(shù)幾所高等院校在進(jìn)行數(shù)字信道化接收體制的研究，如采用兩級(jí)數(shù)字化模型級(jí)聯(lián)的方法實(shí)現(xiàn)了數(shù)字信道化，結(jié)合高效數(shù)字信道化接收機(jī)結(jié)構(gòu)與差分測頻技術(shù)，提高信道檢測能力。數(shù)字信道化技術(shù)發(fā)展還不夠完善，雖然這方面的信號(hào)接收和處理有大量優(yōu)秀的方法提出，但數(shù)字信道化技術(shù)在工程上應(yīng)用還受到諸如測頻精度不夠高（信道帶寬的一半），鄰近信道響應(yīng)

33、干擾等問題的困擾，因此，數(shù)字信道化技術(shù)還需要不斷完善。由于數(shù)字化帶來的強(qiáng)大優(yōu)勢，特別是隨著高速 ADC、FPGA 和 DSP 器件和工藝水平的不斷提高，近年來對寬帶數(shù)字信道化接收的研究十分活躍，除了高速 ADC 和信號(hào)分析等問題外，研究主要集中在數(shù)字接收機(jī)的體系結(jié)構(gòu)、信號(hào)檢測和參數(shù)測量上。優(yōu)化現(xiàn)有的數(shù)字信號(hào)處理算法，找到高效高性能，適用于工程的數(shù)字信道化接收機(jī)模型。本文研究的基于多相濾波組及瞬時(shí)測頻技術(shù)的高效寬帶數(shù)字接收機(jī)充分結(jié)合了模擬信道化接收機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，是電子偵察接收機(jī)的發(fā)展方向。利用該結(jié)構(gòu)的信道化接收機(jī)處理 ADC 輸出數(shù)據(jù)，檢測信號(hào)、測頻并給出脈沖描述字，并用MATLA

34、B進(jìn)行最后的仿真。1.3傳統(tǒng)接收機(jī)與現(xiàn)代接收機(jī)的區(qū)別數(shù)字接收機(jī)的定義是一種通過A/D轉(zhuǎn)換器對信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化后使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)變頻、濾波、解調(diào)等信號(hào)處理過程的接收機(jī)。隨著數(shù)字DSP論和LSI技術(shù)的進(jìn)步，在80年代接收機(jī)體系中衍生出了以高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及數(shù)字信號(hào)處理電路為主要特征的數(shù)字接收機(jī)。數(shù)字接收機(jī)靈敏度和精度高，穩(wěn)定性好，設(shè)計(jì)靈活且可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜功能，已成為接收機(jī)中最有前景的體制。當(dāng)前的研究重點(diǎn)主要集中在數(shù)字電子戰(zhàn)接收機(jī)方面。這種類型的接收機(jī)，首先把輸入信號(hào)下變頻為中頻信號(hào)，然后用一個(gè)高速多比特ADC對其進(jìn)行數(shù)字化，并采用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)產(chǎn)生所期望的收集的信息。以當(dāng)前器件水平，數(shù)字接收

35、機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換通常是在中頻完成，中頻信號(hào)相比于天線接收到的射頻信號(hào)，要經(jīng)過混頻并且濾波的非線性過程，引入了諧波，導(dǎo)致信號(hào)雜散增加。所以中頻的數(shù)字化并不是理想的數(shù)字接收機(jī)方案。未來理想的數(shù)字接收機(jī)將在射頻端完成數(shù)字化接收機(jī)。數(shù)字接收機(jī)在通信、雷達(dá)、導(dǎo)航系統(tǒng)、電子對抗系統(tǒng)、敵我識(shí)別系統(tǒng)、民用的收音機(jī)和電視機(jī)中都得到廣泛的應(yīng)用，是接收機(jī)今后發(fā)展的重要體制。數(shù)字接收機(jī)框圖如圖 1-1 所示：圖1-1數(shù)字接收機(jī)框圖傳統(tǒng)的接收機(jī)都是采用模擬的方法實(shí)現(xiàn)的，在接收過程中由于受到模擬器件的限制，這樣容易導(dǎo)致信號(hào)的頻率和相位等方面的失真。傳統(tǒng)的接收機(jī)中較為典型的是超外差接收機(jī)，其結(jié)構(gòu)如圖1-2所示，超外差接收機(jī)通過

36、調(diào)諧改變本振頻率與接收機(jī)通頻帶的中心頻率，可以覆蓋一定的頻率范圍，以實(shí)現(xiàn)對寬頻段信號(hào)的接收，雖然接收機(jī)的調(diào)諧范圍很寬，但對任意時(shí)刻來說，仍然是窄帶接收機(jī)。 圖1-2超外差接收機(jī)框圖現(xiàn)代的電子偵察接收機(jī)與傳統(tǒng)的通信接收機(jī)（如收音機(jī)或電視機(jī)）和雷達(dá)接收機(jī)有著極大的不同。通信接收機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，都會(huì)提前得到已知的數(shù)據(jù)，例如接收信號(hào)的頻率、調(diào)制方式和帶寬都是已知的，設(shè)計(jì)起來相對容易一些。作為雷達(dá)重要部分的雷達(dá)接收機(jī)也是在輸入信號(hào)已知的前提下設(shè)計(jì)的。但是作為電子偵察的重要組成部分的電子偵察接收機(jī)設(shè)計(jì)起來就相對較復(fù)雜，輸入不僅沒有預(yù)知能力，敵方還有可能采取特殊方式來避開我方接收機(jī)的檢測。因此這就要求電子戰(zhàn)中寬

37、帶數(shù)字接收機(jī)各方面的性能達(dá)到最優(yōu)，空間域、頻率域、時(shí)間域上等，都要求是最先進(jìn)的。這就要求偵察接收機(jī)要能夠?qū)崿F(xiàn)對任何方位、任何頻率和任何時(shí)間的信號(hào)都能實(shí)現(xiàn)有效準(zhǔn)確地截獲。如此而言，頻域的要求帶來的主要問題是接收機(jī)在一個(gè)很大的帶寬范圍內(nèi)有可能“同時(shí)” 收到大量的信號(hào)，這些信號(hào)混合在一起被接收機(jī)截獲，這樣會(huì)給后期處理帶來了很大困難?？蒲腥藛T提出了很多方法想解決這個(gè)問題，這其中就有信道化的方法，信道化將較寬的寬帶通道劃分為若干個(gè)相鄰的子信道，按照頻段實(shí)現(xiàn)對較大帶寬內(nèi)高密度信號(hào)的分類，再通過對各個(gè)信道的輸出進(jìn)行處理，可以實(shí)現(xiàn)對大瞬時(shí)帶寬密集信號(hào)環(huán)境下的同時(shí)接收。因此信道化可以看作是若千個(gè)窄帶接收機(jī)的并聯(lián)

38、。信道化接收機(jī)具有較高靈敏度和頻率分辨率、寬動(dòng)態(tài)范圍、高截獲概率等優(yōu)點(diǎn)，是電子偵察接收機(jī)中一種較為理想的體制。1.4本文的主要任務(wù) 本文主要用多相濾波器組的方法實(shí)現(xiàn)信道化寬帶數(shù)字接收機(jī)的研究，對多相濾波器組進(jìn)行理論推導(dǎo)和分析，用MATLAB進(jìn)行仿真分析再與傳統(tǒng)濾波器組進(jìn)行性能對比分析。第一章，調(diào)研國內(nèi)外的寬帶接收機(jī)研究現(xiàn)狀，對數(shù)字接收機(jī)的理論知識(shí)闡釋，分析傳統(tǒng)接收機(jī)和現(xiàn)在數(shù)字接收機(jī)的不同，確定本課題的研究方向。第二章，論述傳統(tǒng)濾波器及數(shù)字濾波器的相關(guān)理論知識(shí)，總結(jié)歸納濾波器的基本結(jié)構(gòu)和數(shù)字濾波器的兩種基本設(shè)計(jì)方法。再對FIR數(shù)字濾波器和IIR數(shù)字濾波器進(jìn)行了比較。 第三章，根據(jù)傳統(tǒng)濾波器的相關(guān)

39、知識(shí)對多相濾波器組的原理進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并研究多相濾波信道化算法，建立數(shù)學(xué)模型，并對數(shù)學(xué)模型進(jìn)行詳盡的MATLAB仿真驗(yàn)證，再推倒出基于DFT多相濾波器組的信道化接收機(jī)高效結(jié)構(gòu)，并用MATLAB仿真驗(yàn)證。最后與傳統(tǒng)濾波器組進(jìn)行性能對比分析。第四章，根據(jù)前面的基礎(chǔ)知識(shí)得出瞬時(shí)測頻數(shù)字接收的結(jié)構(gòu)，并用MATLAB仿真驗(yàn)證?？偨Y(jié)高效結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，驗(yàn)證本課題的研究價(jià)值。第五章，對課題的設(shè)計(jì)進(jìn)行總結(jié)和展望。介紹課題設(shè)計(jì)過程中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，指出通過該課題的研究解決了什么問題，解決到了什么程度，最后展望本課題研究前景，指出課題未來的研究方向。2數(shù)字濾波器基本理論2.1數(shù)字濾波器的基本結(jié)構(gòu)作為線形時(shí)不變系統(tǒng)的數(shù)字濾

40、波器可以用系統(tǒng)函數(shù)來表示，而實(shí)現(xiàn)一個(gè)系統(tǒng)函數(shù)表達(dá)式所表示的系統(tǒng)可以用兩種方法：一種方法是采用計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)；另一種方法是用加法器、乘法器、和延遲器等元件設(shè)計(jì)出專用的數(shù)字硬件系統(tǒng)，即硬件實(shí)現(xiàn)。不論軟件實(shí)現(xiàn)還是硬件實(shí)現(xiàn)，在濾波器設(shè)計(jì)過程中，由同一系統(tǒng)函數(shù)可以構(gòu)成很多不同的運(yùn)算結(jié)構(gòu)。對于無限精度的系數(shù)和變量，不同結(jié)構(gòu)可能是等效的，與其輸入和輸出特性無關(guān)；但是在系數(shù)和變量精度是有限的情況下，不同運(yùn)算結(jié)構(gòu)的性能就有很大的差異。因此，有必要對離散時(shí)間系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有一基本認(rèn)識(shí)。2.1.1IIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)一個(gè)數(shù)字濾波器可以用系統(tǒng)函數(shù)表示為： (2-1)由這樣的系統(tǒng)函數(shù)可以得到表示系統(tǒng)輸入與輸出關(guān)系的常系數(shù)

41、線形差分程為： (2-2) 可見數(shù)字濾波器的功能就是把輸入序列x(n)通過一定的運(yùn)算變換成輸出序列y(n)。不同的運(yùn)算處理方法決定了濾波器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的不同。無限沖激響應(yīng)濾波器的單位抽樣響應(yīng)h(n)是無限長的，其差分方程如(2-2)式所示，是遞歸式的，即結(jié)構(gòu)上存在著輸出信號(hào)到輸入信號(hào)的反饋，其系統(tǒng)函數(shù)具有(2-1)式的形式，因此在z平面的有限區(qū)間(0<z<)有極點(diǎn)存在。IIR濾波器實(shí)現(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)有：（1）IIR濾波器的直接型結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：延遲線減少一半，變?yōu)镹 個(gè)，可節(jié)省寄存器或存儲(chǔ)單元。缺點(diǎn)：通常在實(shí)際中很少采用上述結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高階系統(tǒng)，而是把高階變成一系列不同組合的低階系統(tǒng)(一、二階)來實(shí)

42、現(xiàn)。（2）IIR濾波器的級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)簡單，只需一個(gè)二階節(jié)系統(tǒng)通過改變輸入系數(shù)即可完成； 極點(diǎn)位置可單獨(dú)調(diào)整； 運(yùn)算速度快(可并行進(jìn)行)； 各二階網(wǎng)絡(luò)的誤差互不影響，總的誤差小，對字長要求低。 缺點(diǎn)：不能直接調(diào)整零點(diǎn)，因多個(gè)二階節(jié)的零點(diǎn)并不是整個(gè)系統(tǒng)函數(shù)的零點(diǎn)，當(dāng)需要準(zhǔn)確的傳輸零點(diǎn)時(shí)，級(jí)聯(lián)型最合適。（3）IIR濾波器的并聯(lián)型結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：簡化實(shí)現(xiàn)，用一個(gè)二階節(jié)，通過變換系數(shù)就可實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)；極、零點(diǎn)可單獨(dú)控制、調(diào)整，調(diào)整1i、2i只單獨(dú)調(diào)整了第i對零點(diǎn)，調(diào)整1i、2i則單獨(dú)調(diào)整了第i對極點(diǎn)；各二階節(jié)零、極點(diǎn)的搭配可互換位置，優(yōu)化組合以減小運(yùn)算誤差； 可流水線操作。 缺點(diǎn)：二階電平難控制，

43、電平大易導(dǎo)致溢出，電平小則使信噪比減小。 a、直接型 b、并聯(lián)型c、串聯(lián)型圖2.1IIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)2.1.2FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)FIR濾波器的單位抽樣響應(yīng)為有限長度，一般采用非遞歸形式實(shí)現(xiàn)。通常的FIR數(shù)字濾波器有橫截性和級(jí)聯(lián)型兩種。FIR濾波器實(shí)現(xiàn)的基本結(jié)構(gòu)有：（1）FIR濾波器的橫截型結(jié)構(gòu)表示系統(tǒng)輸入輸出關(guān)系的差分方程可寫作： (2-3)直接由差分方程得出的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：圖2.2 橫截型(直接型卷積型)（2）FIR濾波器的級(jí)聯(lián)型結(jié)構(gòu)將H(z)分解成實(shí)系數(shù)二階因子的乘積形式： (2-4) 這時(shí)FIR濾波器可用二階節(jié)的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)二階節(jié)用橫截型結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。如圖所示：圖2

44、-5FIR濾波器的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)的每一節(jié)控制一對零點(diǎn)，因而在需要控制傳輸零點(diǎn)時(shí)可以采用這種結(jié)構(gòu)。2.2數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)原理數(shù)字濾波器根據(jù)其沖激響應(yīng)函數(shù)的時(shí)域特性，可分為兩種，即無限長沖激響應(yīng)(IIR)濾波器和有限長沖激響應(yīng)(FIR)濾波器。IIR濾波器的特征是，具有無限持續(xù)時(shí)間沖激響應(yīng)。這種濾波器一般需要用遞歸模型來實(shí)現(xiàn)，因而有時(shí)也稱之為遞歸濾波器。FIR濾波器的沖激響應(yīng)只能延續(xù)一定時(shí)間，在工程實(shí)際中可以采用遞歸的方式實(shí)現(xiàn)，也可以采用非遞歸的方式實(shí)現(xiàn)。隨著MATLAB軟件尤其是MATLAB的信號(hào)處理工作箱的不斷完善，不僅數(shù)字濾波器的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)有了可能，而且還可以使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)化。數(shù)字濾波

45、器設(shè)計(jì)的基本步驟如下：（1） 確定指標(biāo)：在設(shè)計(jì)一個(gè)濾波器之前，必須首先根據(jù)工程實(shí)際的需要確定濾波器的技術(shù)指標(biāo)。在很多實(shí)際應(yīng)用中，數(shù)字濾波器常常被用來實(shí)現(xiàn)選頻操作。因此，指標(biāo)的形式一般在頻域中給出幅度和相位響應(yīng)（2） 逼近：確定了技術(shù)指標(biāo)后，就可以建立一個(gè)目標(biāo)的數(shù)字濾波器模型。通常采用理想的數(shù)字濾波器模型。之后，利用數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出一個(gè)實(shí)際濾波器模型來逼近給定的目標(biāo)。（3） 性能分析和計(jì)算機(jī)仿真上兩步的結(jié)果是得到以差分或系統(tǒng)函數(shù)或沖激響應(yīng)描述的濾波器。根據(jù)這個(gè)描述就可以分析其頻率特性和相位特性，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果是否滿足指標(biāo)要求；或者利用計(jì)算機(jī)仿真實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的濾波器，再分析濾波結(jié)果來判斷。

46、2.2.1濾波器的性能指標(biāo)我們在進(jìn)行濾波器設(shè)計(jì)時(shí)，需要確定其性能指標(biāo)。一般來說，濾波器的性能要求往往以頻率響應(yīng)的幅度特性的允許誤差來表征。以低通濾波器特性為例，頻率響應(yīng)有通帶、過渡帶及阻帶三個(gè)范圍。在通帶內(nèi)： 在阻帶中： 其中為通帶截止頻率，為阻帶截止頻率，為通帶誤差, 為阻帶誤差。圖2-6低通濾波器頻率響應(yīng)幅度特性的容限圖與模擬濾波器類似，數(shù)字濾波器按頻率特性劃分為低通、高通、帶通、帶阻、全通等類型，由于數(shù)字濾波器的頻率響應(yīng)是周期性的，周期為。各種理想數(shù)字濾波器的幅度頻率響應(yīng)如圖所示。圖2-7各種理想數(shù)字濾波器的幅度頻率響應(yīng)2.2.2IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法目前，IIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)最通用

47、的方法是借助于模擬濾波器的設(shè)計(jì)方法。模擬濾波器設(shè)計(jì)已經(jīng)有了一套相當(dāng)成熟的方法，它不但有完整的設(shè)計(jì)公式，而且還有較為完整的圖表供查詢，因此，充分利用這些已有的資源將會(huì)給數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)帶來很大方便，IIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)步驟是：（1）按一定規(guī)則將給出的數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)轉(zhuǎn)換為模擬的技術(shù)指標(biāo)。（2）根據(jù)轉(zhuǎn)換后的技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)模擬低通濾波器。（3）在按一定規(guī)則將轉(zhuǎn)換為。若所設(shè)計(jì)的數(shù)字濾波器是低通的，那么上述設(shè)計(jì)工作可以結(jié)束，若所設(shè)計(jì)的是高通、帶通或者帶阻濾波器，那么還有步驟。（4）將高通、帶通或者帶阻數(shù)字濾波器的技術(shù)指標(biāo)先轉(zhuǎn)化為低通濾波器的技術(shù)指標(biāo)，然后按上述步驟(2)設(shè)計(jì)出模擬低通濾波器，再由沖擊

48、響應(yīng)不變法或雙線性變換將轉(zhuǎn)換為所需的。2.2.3FIR數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)方法IIR濾波器的優(yōu)點(diǎn)是可利用模擬濾波器設(shè)計(jì)的結(jié)果，缺點(diǎn)是相位是非線性的，若需要線性相位，則要用全通網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行校正。FIR濾波器的優(yōu)點(diǎn)是可方便地實(shí)現(xiàn)線性相位。FIR濾波器單位沖激響應(yīng)的特點(diǎn)：其單位沖激響應(yīng)是有限長,系統(tǒng)函數(shù)為： (2-12)在有限Z平面有(N-1)個(gè)零點(diǎn)，而它的(N-1)個(gè)極點(diǎn)均位于原點(diǎn)z=0處。FIR濾波器線性相位的特點(diǎn)：如果FIR濾波器的單位抽樣響應(yīng)為實(shí)數(shù) 而且滿足以下任一條件：偶對稱： 奇對稱：其對稱中心在處，則濾波器具有準(zhǔn)確的線性相位。窗函數(shù)設(shè)計(jì)法一般是先給定所要求的理想濾波器頻率響應(yīng)，由導(dǎo)出，我們知道

49、理想濾波器的沖擊響應(yīng)是無限長的非因果序列，而我們要設(shè)計(jì)的是是有限長的FIR濾波器，所以要用有限長序列來逼近無限長序列，設(shè)： (2-13)常用的方法是用有限長度的窗函數(shù)w(n)來截取 即： (2-14)這里窗函數(shù)就是矩形序列RN(n),加窗以后對理想低通濾波器的頻率響應(yīng)將產(chǎn)生什么樣的影響呢?根據(jù)在時(shí)域是相乘關(guān)系,在頻域則是卷積關(guān)系： (2-15)  其中,為矩形窗譜, 是FIR濾波器頻率響應(yīng). 通過頻域卷積過程看的幅度函數(shù)的起伏現(xiàn)象,可知,加窗處理后，對理想矩形的頻率響應(yīng)產(chǎn)生以下幾點(diǎn)影響。（1）使理想頻率特性不連續(xù)點(diǎn)處邊沿加寬，形成一個(gè)過渡帶其寬度等于窗的頻 頻率采

50、樣法窗函數(shù)設(shè)計(jì)法是從時(shí)域出發(fā)，把理想的用一定形狀的窗函數(shù)截取成有限長的，來近似理想的，這樣得到的頻率響應(yīng)逼近于所要求的理想的頻率響應(yīng)。頻率抽樣法則是從頻域出發(fā)，把給定的理想頻率響應(yīng) 加以等間隔抽樣得到，然后以此作為實(shí)際FIR濾波器的頻率特性的抽樣值，即 (2-16)  知道后，由DFT定義可唯一確定有限長序列，利用這N個(gè)頻域抽樣值同樣利用頻率內(nèi)插公式可得FIR濾波器的系統(tǒng)函，及頻率響應(yīng) ,即：   頻率抽樣法內(nèi)插公式： (2-17)頻率抽樣法小結(jié)優(yōu)點(diǎn)：可以在頻域直接設(shè)計(jì)，并且適合于最優(yōu)化設(shè)計(jì)。    缺點(diǎn)： 抽樣頻率只能等于

51、的整數(shù)倍，或等于的整數(shù)倍加上。因而不能確保截止頻率的自由取值，要想實(shí)現(xiàn)自由地選擇截止頻率，必須增加抽樣點(diǎn)數(shù)N，但這又使計(jì)算量增大。 為了提高逼近質(zhì)量，減少通帶邊緣由于抽樣點(diǎn)的陡然變化而引起的起伏振蕩。有目的地在理想頻率響應(yīng)的不連續(xù)點(diǎn)的邊緣，加上一些過渡的抽樣點(diǎn)，增加過渡帶，減少起伏振蕩。2.3本章小結(jié)本章主要介紹了IIR濾波器和FIR濾波器的基本結(jié)構(gòu)，性能指標(biāo)、設(shè)計(jì)方法和各自的特點(diǎn)及優(yōu)勢。分析本次要討論的問題，根據(jù)需要，從技術(shù)指標(biāo)上來看兩種均可實(shí)現(xiàn)；從實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方法來看，IIR較為合適；從完成設(shè)計(jì)所用的硬件成本來看，IIR更為適宜。這為后面的多相濾波器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)奠定了理論基礎(chǔ)，使我們更方便更合

52、理開展以后的論文寫作和設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)。3多相濾波器組的理論原理與設(shè)計(jì)本章將重點(diǎn)介紹多相濾波器的理論和實(shí)現(xiàn)方法，同時(shí)也將就瞬時(shí)測頻技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用展開討論，來研究接收機(jī)。用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)濾波器組有兩種方法，一種方法是若干個(gè)數(shù)字濾波器并行工作，構(gòu)成數(shù)字濾波器組。另外一種方法是通過DFT實(shí)現(xiàn)濾波器組。這兩種方法都可以實(shí)現(xiàn)信道劃分的功能。首先介紹幾個(gè)在多相濾波器組的理論闡述和推導(dǎo)過程中被反復(fù)提及的基本定理。3.1幾個(gè)基本定理原理3.1.1采樣定理隨著數(shù)字技術(shù)的迅速發(fā)展，模擬信號(hào)直接進(jìn)行數(shù)字化處理的頻率將越來越高。那么當(dāng)對某一時(shí)間連續(xù)信號(hào)進(jìn)行采樣時(shí)，如何確定采樣頻率，才能根據(jù)這些采樣值準(zhǔn)確確定原信號(hào)，不至于產(chǎn)生信號(hào)的失真和混疊。基本采樣理論一Nyquist(奈奎斯特)采樣定理Nyquist采樣定理：設(shè)有一個(gè)信號(hào)，其頻