數(shù)字正交雷達(dá)原理大作業(yè)

1、數(shù)字正交采樣及實(shí)現(xiàn) 姓 名： 楊寧 學(xué) 號(hào)：專 業(yè)： 電子信息工程學(xué) 院： 電子工程學(xué)院一 基本原理帶通信號(hào)： 以 采樣，可得：也就是說(shuō)：（1）可直接由采樣值交替得到信號(hào)的同相分量I(n)的偶數(shù)項(xiàng)和正交分量Q(n)的奇數(shù)項(xiàng)，不過(guò)在符號(hào)上需要進(jìn)行修正 （2）、兩路輸出信號(hào)在時(shí)間上相差一個(gè)采樣周期 。在信號(hào)處理中，要求得到的是同一時(shí)刻的I和Q之值，所以需要對(duì)其進(jìn)行時(shí)域的插值或進(jìn)行頻域的濾波，二者是等效的。二 實(shí)現(xiàn)方式實(shí)現(xiàn)框圖如圖一。圖一 數(shù)字正交采樣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)框圖實(shí)現(xiàn)方法主要有3種，分別是：低通濾波法、Bessel插值法、多相濾波法。2.1、低通濾波法圖二 低通濾波法框圖將A/D采樣放在混頻之前，采

2、用數(shù)字混頻與低通濾波，提高了精度與穩(wěn)定性。以fs=4 f0/3=2 fs2=4 fs1 , f0=3 fs1 為例，采樣后信號(hào)的頻譜、數(shù)字混頻后的信號(hào)頻譜、輸出信號(hào)的頻譜分別如圖三（a）、（b）、（c）。圖三（a）圖三（b）圖三（c）這種做法的優(yōu)點(diǎn)是：對(duì)雙路信號(hào)同時(shí)作變換,所用的濾波器系數(shù)一這樣兩路信號(hào)通過(guò)低通濾波器時(shí)由于非理想濾波所引起的失真是一致的,對(duì)、雙路信號(hào)的幅度一致性和相位正交性沒(méi)有影響,從而具有很好的負(fù)頻譜對(duì)消功能,可以達(dá)到很高的精度 。缺點(diǎn)是：（1）處理信號(hào)的帶寬較寬（2）數(shù)據(jù)采集時(shí)需要較高的采樣率，數(shù)據(jù)輸出速率沒(méi)有降低；（3）濾波器階數(shù)相對(duì)較高，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜2.2、 Bessel插

3、值法圖四 插值法實(shí)現(xiàn)框圖n(n為偶數(shù))階Bessel中點(diǎn)插值公式為：其特點(diǎn)為： 1. n階Bessel插值公式中只有n/2個(gè)不同的系數(shù); 2. 分母為2的整數(shù)次冪。在工程上，插值公式一般使用四階Bessel插值公式。圖五 四階Bessel插值示意圖2.3、多相濾波法圖六 多相濾波法實(shí)現(xiàn)框圖與原理多相濾波法的原理是:采用兩個(gè)不同的延時(shí)濾波器對(duì)I、Q兩路都進(jìn)行濾波，得到正交的信號(hào)。分?jǐn)?shù)延時(shí)濾波器的設(shè)計(jì)可以利用濾波器的多相網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其示意圖如圖七。圖七 多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖對(duì)此方法進(jìn)行頻譜分析。采樣后信號(hào)的頻譜、奇偶抽取后信號(hào)的頻譜、符號(hào)變換后的信號(hào)頻譜 、輸出信號(hào)的頻譜 分別如圖八（a）、（b）、（

4、c）、（d）所示。圖八（a）圖八（b）圖八（c）圖八（d）三 相關(guān)性能分析：輸入中頻信號(hào)(f0=10MHz, fs=8MHz,帶寬B=4MHz，這相當(dāng)于取 fs=4f0/(2m-1) 中m的值為3 )。信號(hào)頻率分量 fd(- 2 MHz, 2MHz) ,橫坐標(biāo)為信號(hào)的頻率偏移分量fd與采樣頻率之比 。 縱坐標(biāo)為鏡頻分量抑制 M=20 lg| X(-fd) / X(fd)| ，可作出下圖：其中采用：低通濾波法： 32 階FIR等紋波濾波器；Bessel 插值法：8階插值濾波器；多相濾波法：64階內(nèi)插低通濾波器 。圖九 理想情況下鏡頻抑制比比較圖可以看出：插值法：頻偏較窄時(shí)，具有很高的鏡頻抑制效果，但其有效帶寬較小在信號(hào)歸一化帶寬超過(guò)10時(shí)，IR很快就衰減到較低的水平；多相濾波法：有效帶寬相對(duì)較大（20%），所需的濾波器的階數(shù)僅為低通濾波法的1/L，實(shí)現(xiàn)相對(duì)簡(jiǎn)單；低通濾波法：幾乎在整個(gè)帶寬內(nèi)都具有比較平均的衰減，即使信號(hào)的歸一化帶寬在40左右時(shí)也可以達(dá)到170dB左右的鏡頻抑制比, 適用于邊帶頻譜較強(qiáng)的場(chǎng)