宽带数字信道化

在《雷达系统组成原理》一文中，我们介绍了一种典型的雷达系统，包括天线，和处理器. 在传统的雷达信号处理设备中，接收机的输出直接由处理器收集. 当信号带宽足够大时，后端数字处理设备的数据速率将无法跟上. 例如，对于带宽为2GHz的信号，在以4GHz的采样率进行采样后，以16bitADC为例，至少需要8GB / s的数据处理速度，而典型的FPGA时钟只有几个最多一百兆. 为了处理宽带信号，必须提取信号.

但是根据信号提取的原理，我们知道提取信号后，其频谱在频域中将是周期性的，这将引起频率混叠的问题. 一种解决方案是，我们首先将原始信号的带宽划分为多个子带，例如，将带宽B每B / k划分为一个子带，然后使用滤波器过滤掉每个子带. 此时，我们可以提取每个子带.

这样做的一个缺点是滤波器仍然以较高的采样率工作，因此滤波器系数更大，并且在实际实现中浪费了很多乘法运算. 为了解决这个问题，首先考虑一个FIR滤波器，其单位采样响应为h（n），其Z变换H（Z）为

. 图1显示了抽取前滤波的处理框图

图1过滤和处理系统的框图

对于图1中的系统框图，我们可以进行如图2所示的等效转换.

使用图2中的结构时，仅需要图1中乘法数的1 / M. 当M = 20时，所需的滤波器从一个80阶滤波器变为20个四阶滤波器. 因此，通过滤波器的多相分解（此处省略公式推导），我们等效地将传统数字下变频的结构转换为抽取和滤波的形式. 此步骤也称为多相滤波. 之后，将每个分支的分量下变频到基频以进行后续处理.

此处应注意，当每个分支的调谐频率的周期N等于多相滤波器的抽取因子M时，下变频系数

可以一一对应地将其分配给多相滤波器的每个分支. 此时，我们可以通过选择适当的旋转因子并通过FFT计算来实现此步骤. 因此，一个完整的数字信道化接收机通常包含两部分: 多相滤波和FFT操作.

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