带通欠采样技术及在数字中频软件接收机中的工程应用

对无混叠带通信号的均匀采样定理进行了讨论,分别指出了经典的低通信号均匀采样定理和最小无混叠带通信号采样定理均是该定理的特例,整数频带位时两倍带宽采样率的潜在危险,大于四倍带宽的采样率并不能保证带通信号的无混叠采样,无混叠采样率的降低与对信号保护带和采样时钟精度要求之间的矛盾,以及欠采样区间的选取与欠采样后原信号正负频谱错位之间的关系.之后,结合作者的工程实践,论文给出了该技术在数字中频软件接收机中的具体应用实例.根据实际中需要考虑的几个制约因素对采用的欠采样率进行了精确选择,使得系统可以采用一款廉价的DSP芯片,并成功地使用了该芯片所集成的低速ADC和有限的DSP运算资源,大幅降低了接收机的生产成本.其中还对带通信号欠采样后的频谱结构进行了讨论,指出利用欠采样实现免混频解调法存在的不安全性,为此,论文提出了在欠采样后再进行低频混频和低通滤波的解决办法.     

中频带通采样技术在数字接收机中的应用研究

针对数字接收机在工程应用中的数据瓶颈问题,对中频带通采样技术进行了研究,讨论并计算了不同中频信号频率与中频带宽条件下的带通采样频率,分别在窄带中频数字接收机、宽带中频数字接收机两种典型情况下进行了计算机仿真验证。仿真结果表明,中频带通采样技术在降低采样频率的同时,不会导致信息量的丢失,能够较好地从带通采样数据中获取有价值的信息。     

一种特殊的带通信号采样率选取的研究

针对一种特殊的带通信号,即线性调制信号且载波频率与信号带宽之比为整数,研究了采样率的选取问题。此类信号的采样率可超越Nyquist采样定理的限制,文中以二进制幅度键控信号为例进行仿真,验证了结论的正确性。     

变采样多相滤波器组信道化接收机的实现

针对多相滤波器组信道化接收机的通道采样率在数值上等于通道带宽,因此无法兼顾最优信道带宽和最优采样率的问题,提出一种基于嵌入式变采样多相滤波器组的信道化接收机。该信道化接收机根据要求的变采样率改变数据的输入速率,并依据数学推导对原有系统的结构进行变形,可有效解决多相滤波器组通道采样率和通道带宽的耦合问题,从而实现嵌入式变采样的目的。本接收机设计方法在兼顾系统最优采样和最小信道带宽要求的前提下,能有效避免频道浪费或复杂的插值算法。仿真结果表明,该接收机在不增加计算量的基础上能有效改变采样率,提高系统实时处理能力。     

软件无线电接收机的模数转换技术

模数转换器(ADC)是软件无线电接收机的关键部件之一。在设计ADC模块时,必须根据前级输入信号带宽和后级数据处理能力,对ADC的采样方式、采样率、动态范围等进行全面考虑,并选取合适的ADC器件。采用均匀采样方式的带通采样和过采样。带通采样方式可大大降低采样率,但会使输出信噪比恶化,其原因主要是存在量化噪声和带外噪声。为了确定ADC的采样精度,需要估计ADC输出信号的动态范围。可以选用子区式或并行式ADC器件,前者采样速率较低,但功耗较小;后者采样速率较高,商用水平已达到109次/s,但采样精度较低。     

基于变换采样的超宽带接收机设计

为了实现以较低的采样率对超宽带(UWB)脉冲信号进行采样以及在带宽和系统复杂度之间取得均衡,设计了一种基于变换采样的超宽带接收机系统.设计的接收机在AD芯片之前加入了跟踪保持放大器,提高了系统的模拟带宽(5GHz),通过采样时钟的较小延时实现了较高的等效采样率(8 GHz).主要用来接收带宽1 GHz以及以上的超宽带信号,利用VHDL进行编程,通过Chipscope抓取信号进行验证.测试表明,该系统能接收1 GHz以及以上带宽超宽带信号,达到了设计要求,可以用于超宽带通信与测距.     

软件无线电中信号中频与采样频率选择

研究了在软件无线电中如何选择合适的信号中心频率与相应的采样频率,在经典的信号带通采样技术基础上对信号带宽和采样频率的关系加以讨论,确定了选择采样频率及信号中心频率的方案,并得到了最大的保护带宽,最后给出了具体工程算例,其研究结果对设计相应的软件无线电平台具有实际的指导价值。     

基于四路ADC芯片交替采样的宽带信号采集系统设计

高速高精度大带宽的信号采集系统是宽带成像雷达的重要组成部分.针对单片高精度ADC的采样率无法满足大带宽成像雷达中频直接采样的问题,文中采用多路ADC芯片交替采样的方法,在保持采样精度不变的条件下提升系统采样率.设计了一种基于4片ADC12DJ3200交替采样的宽带信号采集系统,该系统中ADC单片采样率为3.4 GS·s...     

一种新的带通信号采样方法

本文提出一种新的带通信号采样方法,实现对带通信号的“等效”低通信号采样。带通信号实际采样率仅为输出端所获同相分量和正交分量采样率的两倍,可以直接确定采样频率和设计低通抗混叠滤波器。该采样方法使用滤波器的多相结构实现,这种实现方法特别适合于线性相移FIR滤波器。     

一种卫星导航抗干扰天线数字信号正交分解方法

提出了一种基于 FIR 滤波器的卫星导航抗干扰天线数字信号正交分解方法。首先, 根据卫星导航信号在抗干扰天线中的中频中心频率及带宽信息确定带通滤波器的通带、阻带响应以及滤波器阶数等参数。接下来,采用 Parks-McClellan 算法分别设计滤波系数偶对称和奇对称的带通滤波器。最后,将抗干扰天线中 AD 采样后的中频数字实信号分别通过以上偶对称和奇对称的带通滤波器即可得到 I、Q 两路信号。本文所提方法具有计算量小、精度高且易于工程实现的特点。通过对实测数据分析验证了本文所提方法的有效性。     

基于欠采样谱分析的激光拍频相位式测距方法

介绍了一种高精度相位式测距方法,载波通过双频氦氖激光器加偏振器产生1.08 GHz光强调制的拍频信号来实现,以克服半导体激光器的调制带宽限制,从而提高测距精度。为降低高速ADC实现难度,根据带通抽样定理,采用欠采样的方法采集波形数据,分析了其理论依据;然后通过全相位谱分析法对采样数据进行鉴相,并重点分析了鉴相数据的截取问题。搭建系统实验,在采样率为50 MSa/s时,157个欠采样数据就能实现0.1 mm左右的测距精度。实验表明,应用欠采样全相位谱分析法,以远低于测尺频率的采样率采样依然能实现高精度测距。     

双踪示波器设计中的采样率自适应分配技术

基于奈奎斯特采样定理和FPGA器件设计了一款采样率自适应分配的双踪数字示波器。采用双通道共享双A/D,按照输入信号带宽比自适应分配二通道采样率的方案,有效地解决了传统模式下二通道采样率无法相互调剂的弊端,从而显著提高了示波器的带宽上限和采样效率。在总采样率约束下,较传统采样模式,带宽上限提高近2倍,对高斯分布下的信号带宽采样效率提高约1.5倍。     

带通采样在数据采集中的应用研究

在数据采集中采用带通采样，可大大降低采样率，但系统中的抗混叠滤波器会造成相位的非线性。采用对滤波后的信号进行带通采样，然后再用FRR滤波器校正相位的非线性，从而不失真地还原原信号，最后在Matlab中进行仿真，验证了该方法的有效性。     

多带通信号直接均匀欠采样技术

该文讨论了宽带数字接收机中对多个复或实的带通信号的直接均匀采样。对这多个通带位置及带宽均是任意的实或复的带通信号给出了采样率应满足的关系,用此采样率采样使输入数据得到有效的压缩,同时结合滤波器将频谱进行搬移,最后给出了实例。     

理想低通欠采样定理的结合应用分析

通过分析模拟频率与数字频率的对应关系,对含低频和不交叠窄带频率成分的信号推导得出对该类信号采样所需的最低采样率,提出了确定采样频率最小值的方法,改进了数字滤波器所对应的奈氏带宽。该方法可在不失真的情况下降低采样率,减少信号处理时间。     

一种新型无人机高分SAR 信号非均匀混合采样技术

无人机高分辨合成孔径雷达(SAR)系统具有较大的信号频率带宽,根据奈奎斯特采样定律,雷达接收机需要超高速采样的ADC芯片。由于超高速采样率的ADC芯片的采样量化位数较低、功耗较高、成本昂贵,直接采用超高速采样ADC芯片对无人机高分辨率SAR回波信号进行采样接收不是最优方法。文中提出一种新型的非均匀混合采样技术用于对无人机高分辨率SAR回波信号进行采样接收,通过优化无人机SAR系统的信号收发时序,利用325 Msps采样率的ADC芯片即可对频率带宽为2 GHz的雷达回波信号进行采样接收,保证雷达回波的相位扰动与旁瓣电平满足应用需求。仿真实验表明:2 GHz带宽的Ku-SAR系统的回波信号能被采样率为325 Msps的ADC芯片完好采样接收,成像分辨率优于0. 2 m,旁瓣电平控制在-13 dB以下。     

一种新的数字阵列雷达接收机技术

高速ADC和先进DSP器件的进展使数字波束形成智能天线的实现成为现实。在传统的M单元天线阵系统中,每一单元都有各自的接收通道和ADC,设备量大。文中提出了一种适合于多通道数字阵列雷达接收系统的新型数字接收机结构,其主要思想是基于多个不同信号的带通采样原理实现数字阵列雷达接收机,新接收机结构使IF接收通道和基带采样ADC显著减少,功耗大大降低。阐述了数字阵列接收的数据模型和工作原理,分析了多信号带通采样信号频率和采样率的关系,给出了采样率选取的约束条件。新接收机在降低设备量的同时,还减小了接收系统通道间幅一相不一致性失真。     

雷达数字接收机中的中频带通采样和数字I/Q解调及其实现

带通采样技术是实现微字接收机的关键技术。数字接收机的载频和带宽影响其采样和处理的形式.本文首先较为详细地讨论了带通采样理论,然后在此基础上提出了两种采样形式的数字接收机的设计方案.     

任意通带信号的采样定理与频带整体适应性数据表示

本文建立了任意通带信号的采样定理,对附有直流分量的带通信号、几个带通的组合、或者若干个带通与带限组合等等这类组合带信号,给出最低采样率的算法,可直接用于数据表示和数据压缩等相关问题。     

雷达数字接收机中的中频带通采样和数字I／Q解调及其实现

带通采样技术是实现数字接收机的关键技术。数字接收机的载频和带宽影响其采样和处理的形式。本文首先较为详细地讨论了带通采样理论，然后在此基础上提出了两种采样形式的数字接收机的设计方案。