數(shù)字信號處理技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于電子偵察、雷達(dá)信號處理等眾多領(lǐng)域。現(xiàn)代電子戰(zhàn)接收機(jī)要求其具有較大的瞬時寬帶、高靈敏度以及大動態(tài)范圍，具備對同時到達(dá)信號的檢測能力，以及高測頻精度和高頻率分辨率等特點(diǎn)。因此，寬帶數(shù)字接收機(jī)的研究已經(jīng)成為該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。隨著高性能ADC器件相繼出現(xiàn)，目前采樣速率達(dá)到1 GHz以上的高速ADC的分辨率最多能達(dá)到10 bit[1]，這使得偵察接收機(jī)的瞬時帶寬可以達(dá)到數(shù)百兆赫茲，同時可以保證較大的動態(tài)范圍，而數(shù)字信道化技術(shù)的應(yīng)用則解決了高速采樣率與后續(xù)低速數(shù)字信號處理之間的矛盾問題。
    本文介紹的無盲區(qū)高效信道化偵察接收機(jī)，高速ADC采用NS的模數(shù)轉(zhuǎn)換器ADC08D1000，分辨率8 bit，采樣速率1 GS/s；采用交叉采樣其采樣速率可達(dá)到2 GS/s；FPGA采用了ALTERA公司StratixII系列EP2S60芯片。數(shù)字信道化在FPGA內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，信道化后續(xù)對瞬時幅度和相位差進(jìn)行了提取。
1 高效數(shù)字信道化
1.1 信道化頻帶劃分
    由于實(shí)際信號都是實(shí)信號，本文主要對實(shí)信號的頻帶劃分進(jìn)行研究。實(shí)信號頻譜具有對稱性，因此其頻帶劃分均在[0，π]區(qū)間。實(shí)信號頻帶劃分分為偶型排列和奇型排列兩種[2]，圖1給出的是具有代表性的兩種頻帶劃分情況。

  
 1.2 高效信道化模型
    由于實(shí)際信號為實(shí)信號，因此針對實(shí)信號的高效信道化結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步分析。根據(jù)不同頻帶劃分，可得到數(shù)字信道化的高效結(jié)構(gòu)。圖2（a）為實(shí)信號偶型排列高效結(jié)構(gòu)，圖2（b）為實(shí)信號奇型排列高效結(jié)構(gòu)。

    從上述兩種高效結(jié)構(gòu)中可以看出：采樣后的數(shù)據(jù)先抽取后濾波，降低了工作速率，以保證FPGA可進(jìn)行處理，同時DFT結(jié)構(gòu)可以利用FFT來實(shí)現(xiàn)。在實(shí)信號高效結(jié)構(gòu)中，偶型排列的高效結(jié)構(gòu)復(fù)雜度要低于奇型排列的高效結(jié)構(gòu)，但是偶型排列的高效結(jié)構(gòu)用于雷達(dá)信號的偵察接收時，其第0個信道的輸出為實(shí)信號，其他信道輸出均為復(fù)信號。因此第0個信道的輸出不能直接用于后續(xù)參數(shù)提取等處理，而奇型排列的高效結(jié)構(gòu)不存在這種問題，每個信道輸出均為復(fù)信號，可以直接進(jìn)行后續(xù)參數(shù)提取等處理[4，5]。
2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
    該系統(tǒng)采用1片ADC08D1000實(shí)現(xiàn)中頻信號的采樣，由于該芯片為雙通道ADC，當(dāng)采樣速率為1 GS/s時，可實(shí)現(xiàn)雙通道中頻采樣；當(dāng)該芯片工作于交叉采樣模式時，可以實(shí)現(xiàn)單通道2 GS/s采樣。本系統(tǒng)中該芯片采樣速率為1 GS/s，其系統(tǒng)采樣時鐘由高速時鐘產(chǎn)生芯片ADF4360-7提供，該時鐘芯片采用FPGA實(shí)現(xiàn)可編程控制，參考時鐘為16 MHz的晶振。該系統(tǒng)的整體系統(tǒng)原理框圖如圖3所示。

    其中ADC08D1000作為重要的器件[6]，其配置參數(shù)選擇見表1。

3 系統(tǒng)仿真與測試
3.1 信道化仿真
    輸入信號分別為正弦信號和LFM信號，具體參數(shù)如下：正弦信號頻率260 MHz；LFM信號：起始頻率22 MHz，終止頻率27 MHz，其數(shù)字信道化仿真結(jié)果如圖4所示。

3.2 瞬時幅度測試
    借助QuartusII軟件中的SignalTapII邏輯分析儀，對瞬時幅度進(jìn)行了測試記錄。當(dāng)輸入信號功率為0 dBm、信號形式為脈沖波、脈沖寬度為0.5μs、脈沖重復(fù)周期為5 μs時，改變載波頻率分別記錄下不同載波頻率信道化輸出的各子帶的瞬時幅度曲線。限于篇幅，這里僅給出載波頻率156 MHz時各子帶的瞬時幅度曲線，如圖5所示。

3.3 相位差測試
    入射電磁波到達(dá)天線的波程不同，這種波程差的存在使得兩天線之間存在相位差，該相位差是偵察接收機(jī)用來測量目標(biāo)角度的參數(shù)。在完成瞬時相位提取的基礎(chǔ)上，對兩個通道提取的瞬時相位做差即可得到相位差。該相位差求取的前提是2個通道的子信道必須對應(yīng)。對2個通道輸入某一固定相位差，通過測試可以得到圖6所示的測試結(jié)果。

    本文介紹的基于高效信道化的偵察接收機(jī)瞬時帶寬可達(dá)到500 MHz，利用高效結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)均勻信道劃分，并實(shí)現(xiàn)了瞬時幅度和相位差提取功能。通過系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了高效信道化模型的正確性；構(gòu)造了一個實(shí)際的硬件平臺。經(jīng)實(shí)際系統(tǒng)測試，驗(yàn)證了瞬時幅度和相位差提取的正確性。由于FPGA具有結(jié)構(gòu)化設(shè)計靈活的特點(diǎn)，在資源更多的FPGA中，可實(shí)現(xiàn)更高指標(biāo)的系統(tǒng)。因此，該方法具有較高的工程應(yīng)用價值。
參考文獻(xiàn)
[1] YAN Bao Guang，QIN Jin，DAI Jun，et al.Reliability simulation and design consideration of high speed ADC circuits[C].Integrated Reliability Workshop Final Report，2008.IRW  2008.IEEE International，2008：125-128P.
[2] 楊小牛，樓才義，徐建良.軟件無線電原理與應(yīng)用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2001.
[3] 王洪.寬帶數(shù)字接收機(jī)關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[D].成都：電子科技大學(xué)博士論文，2007.
[4] LILLINGTON J.Comparison of wideband channelization architectures[C].International signal processing conference，Dallas，2003.
[5] 楊靜.信道化數(shù)字接收機(jī)技術(shù)的研究[D].成都：電子科技大學(xué)碩士論文，2006.
[6] 馬爽，徐欣.基于FPGA的高速A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC08D1000應(yīng)用[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2009，32(14).