DBF系统的数字正交相干检波设计

摘要：结合某具体工程实例讨论了带通信号采样定理，在此基础上研究了数字正交相干检波技术的优化设计。计算机仿真和性能分析表明，该设计对其他工程具有一定的参考价值。
关键词：带通信号采用；数字正交相干检波；FIR滤波器

随着信号处理技术的发展，对接收通道性能的要求越来越高。其关键技术之一就是对模拟带通信号进行正交相干检波，得到其复包络而获得全部信息，为后续处理提供高质量的原始信号，它的性能对整个系统有着较大的影响。特别是在多通道数字波束形成(DBF)体制的雷达中，各通道数据的一致性有更高的要求。传统的正交相干检波是通过模拟电路实现，如图1所示，由于模拟器件本身的一致性、稳定性、精度等因素，其存在幅相误差大、零漂等缺点，镜频抑制比(IR)低难以做到-30 dB。

随着数字技术的飞速发展，特别是数字信号处理器(DSP)，现场可编程门阵列(FPGA)，模数转换器(ADC)等器件的运算速度的增加，对信号在中频直接采样已成为可能，信号数字化极大的靠近天线端，符合信号处理的发展趋势。正交相干检波主要有低通滤波器法、数字乘积检波器法、Hilbert变换法、Bessel插值法等4种方法，这些方法实现过程特点各有不同，但在基本原理上是一致的，可以用低通滤波器来统一描述如图2所示。文中主要结合某DBF系统，采用低通滤波器法分析了数字正交相干检波的原理和过程，总结了其中的优化设计。

1 带通信号采样定理
雷达接收机接收的中频信号可用式(1)，式(2)表示为

其中，X(t)为带通信号；fo为中频频率；α(t)、φ(t)分别为信号的幅度和相位。x(t)为包含了其所有信息的复包络信号；I、Q分别为X(t)的同相分量和正交分量。分析表明，当I和Q之间存在相位不正交和增益不一致时会产生与所要的理想单边带谱对称的镜频分量，IR是衡量正交相干检波性能的主要指标之一。