一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法技术

本发明专利技术属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法，满足对大带宽信号的采样处理亦能完成雷达信号的预处理，进而提高系统的抗干扰性能。

A multi-channel signal preprocessing method based on wideband receiver

【技术实现步骤摘要】
一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法
本专利技术属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法。
技术介绍
随着雷达技术及现代宽带通信技术的发展，系统对模拟输入带宽的要求越来越高，进而需要更高采样率的模数转换器(ADC)来满足这一需求，但高速的模数转换器(ADC)得到的大带宽信号需要后续处理器有极高的处理能力，对资源消耗极大，特别是多通道并行处理更是难以实现，针对这一现状可利用模数转换器(ADC)中内置的数字下变频模块(DDC)对原始信号进行数字下变频进而将数据率降低，得到的数据便可易于现场可编程门阵列(FPGA)做进一步的信号处理。另外，由于雷达工作于越来越恶劣的电磁干扰环境中，所以该接收机会对数字信号进行预处理提高系统的抗干扰性能，进一步减轻信号处理机的负担，因此，研制高效的宽带数字接收机对于完成宽带通信接收系统的数字化改造，提高雷达，遥测等通信接收系统的性能，实现最终的软件无线电接收系统具有重要意义。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法，包括：先确定回波信号的中频f0及调制带宽B，进而可得ADC的采样频率fs，需满足：其中fH＝f0+B/2，fL＝f0-B/2，fh称为上限频率，fl称为下限频率；由此我们可以确定采样频率fs；由于需要利用模数转换器ADC的内置数字下变频模块，所以还需要确定抽取倍数及滤波器带宽，参数确定后，便可以将模数转换器ADC配置在相应的模式下进行工作；多片的模数转换器ADC工作在同一参数下，将多片多通道模数转换器ADC的数据经204b协议编码后的数据帧送至现场可编程门阵列FPGA中进行解帧处理；经解帧后就可以得到第一级数字下变频后的数据；上述处理后数据已被混频到零频附近，且经过两级半带滤波后数据率大大降低，已适合现场可编程门阵列FPGA做信号的预处理，这一步会对其中某一通道的数据进行频谱分析，由现场可编程门阵列FPGA完成快速傅里叶变换FFT运算，得到的FFT计算结果会由光纤发送给信号处理机，由信号处理机进一步找出干扰最小的频点，该频点可用于下次混频的中频值，从而达到频率捷变，可引导雷达工作频率到干扰频谱的空隙或弱区；雷达工作在变频的模式中，需要完成第二级数字下变频DDC，将信号混频到基带，并进一步完成更大倍数的抽取；混频系数的中心频率由光纤接收的模式字中解析而来；根据频点值，现场可编程门阵列FPGA内利用DDS_IP核产生混频系数，与输入数据完成复乘；将与上一步对应产生的m个混频系数Δθ存储在ROM中，通过解析模式字完成频点选择；使用现场可编程门阵列FPGA中FIR_IP核完成滤波抽取，滤波器的系数可由MATLAB的FDA工具生成，同样将生成的系数存储于rom中，系统启动时该系数自动会被读到FIR_IP中，完成运算；外界强窄脉冲表现为在数字下变频DDC后有少数几个较大的值随着窄脉冲宽度与强度的不同，数字下变频DDC后扩展点的个数不同，会导致在脉压后形成一个台阶，出现虚警；因此需要在完成数字下变频DDC后进行窄脉冲剔除；对各种预处理结果通过光纤发送给信号处理机，同时光纤也会接受由信号处理机发送来的模式字，解析其中关于接收机的各部分工作参数。附图说明图1是本专利技术实施例提供的一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法高速模数转换器内置DDC结构框图；图3是本专利技术实施例提供的一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法现场可编程门阵列内部DDC实现结构；图4是本专利技术实施例提供的一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法窄带信号滤波器示意图；图5是本专利技术实施例提供的一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法窄脉冲剔除实现结构；图6是本专利技术实施例提供的一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法抗异步干扰实现结构图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。请参见图1，图1是本专利技术实施例提供的一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法流程示意图，包括：先确定回波信号的中频f0及调制带宽B，进而可得ADC的采样频率fs，需满足：其中fH＝f0+B/2，fL＝f0-B/2，fh称为上限频率，fl称为下限频率；由此我们可以确定采样频率fs；由于需要利用模数转换器ADC的内置数字下变频模块，所以还需要确定抽取倍数及滤波器带宽，参数确定后，便可以将模数转换器ADC配置在相应的模式下进行工作；多片的模数转换器ADC工作在同一参数下，将多片多通道模数转换器ADC的数据经204b协议编码后的数据帧送至现场可编程门阵列FPGA中进行解帧处理；经解帧后就可以得到第一级数字下变频后的数据；上述处理后数据已被混频到零频附近，且经过两级半带滤波后数据率大大降低，已适合现场可编程门阵列FPGA做信号的预处理，这一步会对其中某一通道的数据进行频谱分析，由现场可编程门阵列FPGA完成快速傅里叶变换FFT运算，得到的FFT计算结果会由光纤发送给信号处理机，由信号处理机进一步找出干扰最小的频点，该频点可用于下次混频的中频值，从而达到频率捷变，可引导雷达工作频率到干扰频谱的空隙或弱区；雷达工作在变频的模式中，需要完成第二级数字下变频DDC，将信号混频到基带，并进一步完成更大倍数的抽取；混频系数的中心频率由光纤接收的模式字中解析而来；根据频点值，现场可编程门阵列FPGA内利用DDS_IP核产生混频系数，与输入数据完成复乘；将与上一步对应产生的m个混频系数Δθ存储在ROM中，通过解析模式字完成频点选择；使用现场可编程门阵列FPGA中FIR_IP核完成滤波抽取，滤波器的系数可由MATLAB的FDA工具生成，同样将生成的系数存储于rom中，系统启动时该系数自动会被读到FIR_IP中，完成运算；外界强窄脉冲表现为在数字下变频DDC后有少数几个较大的值随着窄脉冲宽度与强度的不同，数字下变频DDC后扩展点的个数不同，会导致在脉压后形成一个台阶，出现虚警；因此需要在完成数字下变频DDC后进行窄脉冲剔除；实现算法：在判断点左右各取PT个保护单元，然后各取若干个点求平均，用相对门限和绝对门限进行判断。若同时满足，则通过置零将该点剔除，否则保留。其中，相对门限的作用是判断该点是否为窄脉冲点，其高位控制该模块的开启与禁用；绝对门限的作用是避免剔除噪声和信号。对各种预处理结果通过光纤发送给信号处理机，同时光纤也会接受由信号处理机发送来的模式字，解析其中关于接收机的各部分工作参数。本专利技术一种基于宽带接收机多通道信号预处理系统及方法整体实现框图。该系统的处理流程：由于使用高采样率fs1GHz左右进行数据采集，高数据率难以直接在现场可编程门阵列FPGA内处理。因此需要在数据进入现场可编程门阵列FPG本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法，其特征在于，包括：/n先确定回波信号的中频f

【技术特征摘要】
1.一种基于宽带接收机多通道信号预处理方法，其特征在于，包括：
先确定回波信号的中频f0及调制带宽B，进而可得ADC的采样频率fs，需满足：其中fH＝f0+B/2，fL＝f0-B/2，fh称为上限频率，fl称为下限频率；由此我们可以确定采样频率fs；由于需要利用模数转换器(ADC)的内置数字下变频模块，所以还需要确定抽取倍数及滤波器带宽，参数确定后，便可以将模数转换器(ADC)配置在相应的模式下进行工作；
多片的模数转换器(ADC)工作在同一参数下，将多片多通道模数转换器(ADC)的数据经204b协议编码后的数据帧送至现场可编程门阵列(FPGA)中进行解帧处理；经解帧后就可以得到第一级数字下变频后的数据；
上述处理后数据已被混频到零频附近，且经过两级半带滤波后数据率大大降低，已适合现场可编程门阵列(FPGA)做信号的预处理，这一步会对其中某一通道的数据进行频谱分析，由现场可编程门阵列(FPGA)完成快速傅里叶变换((FFT)运算，得到的FFT计算结果会由光纤发送给信号处理机，由信号处理机进一步找出干扰最小的频点，该频点可用于下次混...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏涛，桂宪满，张锐波，张永振，门浩，梁远，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61