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DBF系統的數字正交相干檢波設計

作者: 時間:2011-04-11 來源:網絡 收藏

在實際的濾波器過程中,一般是采用一定的準則對所要求的濾波器特性進行逼進。常見的流程是先在Matlab開發工具中進行仿真,得到合適的濾波器系數,然后再用FPGA或DSP來實現。
濾波實際上就是一個卷積運算的過程,當濾波器的階數為N,待處理的數據長度為L,則可將其分3段來考慮,如圖3所示。

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/156458.htm

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a段為濾波器的部分系數與輸入數據點乘,所需要的乘法為N(N-1)/2。b段為濾波器系數全部與輸入數據進行對應點乘,需要N(L-N)次乘法,c段與a段相同,亦為N(N-1)/2。實際應用中,a段與c段作為暫態通常忽略不計,所以整個低通濾波器的卷積運算量就可以簡化為
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在滿足濾波器性能的條件下,濾波器應以運算量最小為目標,當采用滿足式(7)的fs(令fs=KB)時,L、C和Imax(m)可表示為
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式(12)可以確定濾波器通帶,阻帶和過渡帶的參數。在滿足式(7)的條件下,顯然fo越大,所需fs越大,過渡帶Imax(m)越寬,中頻濾波器實現越容易,所需階數的折疊損耗越少。
濾波器的階數N與過渡帶的寬度以及通阻帶紋波成反比。N越大,則可使過渡帶越窄,紋波通阻帶紋波越小,濾波器的性能相應就越好,越逼近理想濾波器。但是濾波器的延遲、暫態長度、復雜度也會增大,前者影響實時性,中者形成處理盲區,后者增加運算量。

3 工程實現
為16通道的多波束天線,天線可接受信號的帶寬為7 MHz,需要使用3個編碼信號對3個目標完成測向、定位、數據傳輸,其中心頻率分別為f10=9.15 MHz;f20=10.9 MHz;f30=12.6 MHz并且帶寬均為1 MHz,信號總帶寬為B=5.45 MHz。其中檢波的電路框圖,如圖3所示。把4路作為一組,這樣就有4組結構完全一樣的框圖組成。4路中頻信號由ADC采樣進入集成3個模塊的FPGA,充分利用了FPGA計算速度快、可自定義的引腳多等特點,降低了系統成本,減少了器件面積,最后檢波后的4路I、Q信號分時送入DSP作后續處理。

4 計算機仿真
在進行計算機仿真時,使用3個線性調頻,時寬均為T=124μs信號,其中濾波器設計采用窗函數設計法。
試驗1 由式(6)可得過渡帶寬I(fs,m)隨采樣頻率的變化如圖4所示,采樣頻率的取值范圍為[13.65,16.3]∪[27.3,+∞],單位MHz,滿足式(7)的fsopt=14.533 MHz,此時I(14.533,2)=1.217 7。表1為各種窗函數設計的40階FIR濾波器對應的IR,考慮過渡帶帶寬和阻帶衰減,采用80 dBChebwin窗。表2為不同濾波器階數所對應的運算量C,考慮本系統FPGA可利用的資源和處理速度,采用40階FIR。表3為采用80 dB Chebwin窗、40階FIR濾波器時各頻點的IR,可知在整個頻帶內都有較好的IR。

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