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DBF系统的数字正交相干检波设计

作者:时间:2011-04-11来源:网络收藏

对中心频率为fo、带宽为B(为信号绝的对带宽,而非3 dB带宽)带通信号进行采样,其上下截至频率分别为fH=fo+B/2和fL=fo-B/2,根据采样值不失真地重建信号的充要条件,fs应满足式(3)的要求
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其中,m=1,…,mmax,mmax=[fH/B];[x]为不大于x的最大整数。
带通信号采样频率的取值范围由max个互不重合的区间Sm=[2fH/m,2fL/(m-1)]组成。最低不失真采样频率为fsmin=2fH/mmax,S2,…,Smmax对应不失真采样频率范围。不失真采样存在的充要条件是mmax>1,即fH≥B。S1=[2fH,+∞]对应低通信号采样定理的采样频率范围,若将低通信号看做频谱分布下界为零的带通信号,则带通信号采样定理包含了低通采样定理。当选择合适的采样频率采样后,原模拟带通信号的频谱fs会以采样频率沿频率轴周期延拓。
文献分析表明,低通滤波器输入端信号的基带分量与倍频分量不混叠,在正频率轴,倍频分量的最低频率为min{mfs-2fo,2fo-(m-1)fs}-B/2,故基带与倍频分量之间的频率间隔为min{mfs-2fo,2fo-(m-1)fs}-B。用频率表示如式(4)~式(6)所示。
基带频率范围
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在给定的采样频率取值区间Sm,当f=fsopt(m)=4fom/(2m-1)∈Sm时,式(3)变为式(7)。
上式为带通信号采样定理(Nyquist第二采样定理),此时cos(wot)、sin(wot)均为0,1,-1等特殊值,可以采用简单的逻辑电路代替数控振荡器(Numerically-controlled Oscillator:NCO和混频器),从而极好地简化。并且过渡带带宽I(fs,m)为区间Sm内的凸函数,此时取到区间Sm内的极大值,利于滤波器,此时的过渡带带宽如式(8)所示。
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2 的优化
通过检波,不仅得到了信号的复包络而获得全部信息,同时还降低了数据率,减轻了后续信号处理的运算负荷。数字检波的关键问题之一是滤波器的设计及实现,即如何通过合理设计滤波器的参数达到的整体要求。
数字滤波器的实现可为IIR,也可为FIR。采用IIR可获得比FIR低得多的阶数,但IIR滤波器不具有线性相位特性,且有限字长明显,不利于后续信号处理。FIR滤波器有严格线性相位,其系统响应函数是有限长且稳定的,可利用快速傅里叶变换(FFT)算法来提高运算效率。


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