一个雷达中频信号数字复解调系统的实现.pdf

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1、第Z3卷第4期核电子学与探测技术VOl.Z3NO.4ZOO3年7月NuclearElectrOnicsgDetectiOnTechnOlOgyJulyZOO3一个雷达中频信号数字复解调系统的实现刘树彬吴义宝安琪王砚方(中国科学技术大学近代物理系快电子学实验室安徽合肥Z3OOZ7)摘要:在阐述数字复解调原理的基础上实现了一个基于专用芯片的数字复解调测试系统对比模拟复解调说明数字复解调的优越性以及它们的应用和发展前景关键词:数字复解调G数控振荡器G数字滤波G抽取中图分类号:TP957.5ZGTPZ74.Z文献标识码:A文章编号:OZ58-O934(ZOO3

2、)O4-O364-O3随着通信雷达医学成像等技术的不断发频信号通过模拟乘法器分别和两路正交的中频展人们对信号处理的稳定性和灵活性要求越载波信号相乘实现输入信号在频域的搬移然来越高这些技术中信号处理的一个共同点就后通过模拟低通滤波器得到I(in-phase同相)是采用复解调传统以模拟复解调处理的方式和G(guadrature正交)两路基带信号从而实已不能满足对输出信号的幅度一致性相位一现信号的下变频搬移和得到两路正交信号由致性越来越高的要求而高速宽动态范围A/于模拟复解调采用模拟器件实现因而稳定性D变换器和大规模集成电路器件的发展使高和灵活性都不理想具体

3、表现在:模拟器件产生速数字复解调方法的实现成为现实的中频载波信号的稳定性差G模拟乘法器的线性不好G模拟滤波器多采用LC电路其滤波特1数字复解调的原理性难以调节且不易随具体应用的需求而改变G随着A/D变换器和数字逻辑器件速度的模拟分立元件的不一致性IG两路的幅度和不断提高传统的信号模拟解调机制正在被数相位一致性难以得到保证字复解调逐步替代在通信比如第三代无线通数字复解调可以很好地解决这些问题:数信等领域中频信号的数字化和复解调已经成字器件的精度只取决于数据的位数不受温度为降低成本提高系统稳定性灵活性和一致性元器件个体差异等因素的影响可以最大程度的重要手段

4、[1]如果A/D变换器和数字逻辑器地确保信号的一致性数字复解调一般是先用件的速度足够快甚至可以实现射频直接解调高速宽动态范围的A/D变换器直接将中频信这就是目前数字信号处理研究的热点软件无号变成数字信号然后和数字控制振荡器产生线电[Z]的两路正交的数字中载波信号相乘实现输入传统的信号处理中中频解调采用模拟复信号在频域的搬移再经数字滤波后得到数字解调的方法其基本原理是用压控振荡器和锁基带信号输出结果可以用DSP或计算机作进相环产生两路正交的中频载波信号输入的中一步处理与传统的模拟复解调方法相比数字复解调由于采用数字器件其稳定性得到保证收稿日期:ZOOZ-

5、O4-O3同时载波的频率和相位滤波器的特性等很容作者简介:刘树彬(1975-)男山东昌乐人中国科易根据应用的需求而调整解调输出信号的幅学技术大学近代物理系博士生从事快电子学研究度相位一致性有很大提高这些是模拟方法无364法比拟的Oz系统的要求进行数字复解调首先要获得高精度的数字化数据~随着高速采样和量化技术发展~当前的数字复解调的实现和具体应用的情况相高速的A/D变换器可直接采样中频信号O在无关O当输入信号的速率比较低(采样频率小于线系统的实际应用中~由于被采样的信号频率5M~ZD~而且是窄带信号时~数字复解调可以高~而且频率范围宽~所以要求A/D变换

6、器和用DSP或者高速PC来完成O但如果输入信号数字复解调都要有很宽的输入信号模拟带宽和是高速(采样频率大于20M~ZD宽带信号且要信噪比O而且往往应用欠采样理论I3J进行A/D求实时处理时~就必须采用并行DSP或硬件来变换~因为欠采样可实现频谱搬移而使无线系实现I4JO目前随着大规模集成电路的发展~很多统变得简单O公司开发出了专用的数字复解调芯片~例如图1是数字复解调电路的原理性框图O输AnalogDevice公司的AD6620;~arris公司的入数字信号~解调电路通过数字控制振荡器~SP50214;NS公司的CLC5902;GrayChip公(NC

7、OD~数字乘法器和数字滤波器三部分输出司的GC1011A~GC1012A等O因此在高速和宽I~G信号O带的信号处理系统中~用硬件来实现数字复解调就成为首选O在我们为一个雷达系统设计的中频信号数字化和数字复解调插件中~要求对输入中心频率为60M~Z~带宽为40M~Z的信号以80或100MSPS的采样率进行采样~采样的信噪比不小于42dBO雷达系统提供了一个外步同步脉冲信号~在这个信号控制下间歇存储采样信号~只记录宽度为80ps的低脉冲时的采样数据~而在图1数字复解调的原理框图其余时间以20M~Z的速度读出数据进行处NCO产生两路正交的单频载波信号O数字理

8、~如图2a所始O经复解调后以10M~Z的速度乘法器实现将载波与输入信号的相乘O两个乘输出I~G