一种宽带数字信道化接收机

由于数字接收机对瞬时宽带信号实时处理以及高精度测量的要求,所以设计了一种高效的数字信道化接收机系统.采用多相滤波和短时快速傅里叶变换技术结合多相快速傅里叶变换的实时宽带数字接收机,能够对宽带信号实时滤波、检测和参数测量,不仅具有较高的时频测量精度,而且数据输出率低.基于该方法利用现场可编程门阵列和数字信号处理器件设计了瞬时带宽为640 MHz的宽带数字接收机,提高了测量精度.

高效的宽带数字信道化接收机设计

短时傅里叶变换(STFT)算法是实现数字信道化接收的一种简单而有效的方法,但其运算速度受到数字信号处理(DSP)器件性能的限制.为此,提出了一种STFT的高速实现方法.采用扩展资源多路并行流水的结构,实现了数据的低速率传输和硬件的高效利用,同时实现了对信号的实时检测和参数估计,适合高速实时处理应用.

一种实时精确的正弦波频率估计算法

针对Rife算法在被估计频率接近量化频率时的估计精度较差的特点,结合频谱细化技术构造了补充Rife算法。考虑到Rife算法和补充Rife算法性能互补的优点,提出了一种综合算法。仿真结果表明,在低信噪比(SNR)下,该综合算法不仅具有较高的估计精度,而且在整个频段上性能稳定。同时该综合算法只需一次FFT及两点DFT计算,计算量小,易于硬件实现。

正弦波频率估计的改进Rife算法

根据Rife算法在被估计频率接近量化频率时的估计精度较差,但接近两相邻量化频率中心区域时估计精度接近克拉美一罗限的特点,本文提出改进Rife(I-Rife)算法。I-Rife算法利用频移技术和频谱细化技术使信号频率总是位于两相邻量化频率中心区域后,然后再利用Rife算法便可以获得较高的频率估计精度。I-Rife算法改进了判据,降低了频率修正方向的误判概率,使I-Rife算法在低信噪比下仍能保持较高的频率估计精度。仿真结果表明,在信噪比达到-13dB时,I-Rife算法仍保持较高的频率估计精度,而且整个频段上性能稳定。I-Rife算法计算量小,易于硬件实现,可以实时精确的进行正弦波频率估计。

基于多项式求根的欠采样频率估计方法

基于多项式求根算法,本文提出了一种新的欠采样宽频带信号频率的估计方法。根据直接欠采样信号及时延后的欠采样信号在不同整数倍抽取下形成的数据向量均满足Vandermonde结构,推导出了由欠采样引起的模糊频率值及由时延产生的延迟相位与模糊频率的联合估计值的快速估计算法,并结合一定的配对方法和解模糊算法就可实现无模糊的宽频带信号的频率估计。本算法无需作大量的矩阵运算,具有算法简单、易于实现等特点,仿真验证了上述结论的正确性及高精度特性。

基于全相位频谱插值的欠采样频率估计

提出利用两个独立欠采样通道输出信号的互谱函数实现对欠采样信号的无模糊频率估计,为了提高测频精度,需要对信号真实频率与最大频域输出幅值对应量化频率的偏差进行较高精度的估算,采用全相位FFT与传统FFT联合校正频率偏差的方法,提出了全相位Rife综合算法,根据全相位FFT输出的最大谱线和次大谱线的比值决定采用全相位Rife算法或修正的细化Rife算法,仿真结果验证了该方法的有效性及高精度特性。

高效宽带数字信道化单比特接收机

针对电子战接收机的高效实现结构及高性能指标要求,提出了一种数字信道化单比特接收机方案.从传统STFT算法结构出发,推导出基于WOLA滤波器组的宽带数字信道化接收机高效结构,利用抽取倍数与信道数目无约束关系,在无需数据内插条件下,将单比特接收技术应用于该结构中,克服了宽带单比特接收机动态范围低和信道化接收机频率分辨率有限的缺点.仿真结果表明,该方案提高了信道化接收机的频率分辨率,且硬件实现效率高,运算复杂度低,瞬时动态范围取决于滤波器形状,能够满足电子战的实时性要求.

递归算法的参数设置

提出了基于循环迭代运算的多路并行递归算法,代替传统的快速傅立叶变换(FFT)算法,进行有限长数据的离散傅立叶变换(DFT)。递归算法具有数据存储量少、计算量小、资源占用量与工作参数变化无关等特点。计算机仿真结果表明:递归算法不仅使所分析的频率在频率轴上可以选择任意实数值,而且时间分辨率和频率分辨率可调可控。递归算法的工作参数可以依据战术环境灵活设置与调整,非常适合对局部频段实时地进行信号检测、时频分析和精确的时、频参数测量,也可以和其它已有的算法配合使用。

宽带L型非均匀阵的极化和到达角的联合估计

针对宽频段信号,提出一种高精度的到达角与极化联合估计算法.该算法采用多基线极化-相位干涉仪构成的L型非均匀阵,利用两臂中的不同极化天线的互相关谱相位中包含的极化方位信息实现联合估计,具有硬件结构简单、易于实现等特点.参数估计值采用对应各基线估计值加权平均的方法,证明了各基线长度的平方是最佳加权系数.计算机仿真验证了该算法的正确性.

基于受控递归算法的时频分析

提出了参数受控状态下的递归算法,利用多路并行的递归运算代替传统的滑窗FFT运算,具有速度快且数据存储量少的特点。利用受控递归算法进行时频分析,不仅所分析的频率或频段可灵活设置,而且时间分辨率和频率分辨率可调可控。该算法具有很强的主动性、适应性,适合对局部频段实时地进行信号检测、时频分析和精确的时频参数测量,也可与其他已有的算法或系统配合使用。

基于任意阵列结构的欠采样频率估计

针对电子战接收机对宽带信号频率的无模糊估计要求,提出基于任意阵列结构的欠采样频率估计算法。采用两个工作时间步长不等的控制开关,将各阵元接收信号依次接入两个独立的接收通道,并以小于Nyqist采样频率的速率对送入的信号进行采样,通过接收通道的时间相关运算及相应的频率解模糊算法实现频率的无模糊估计,最后给出了正确解模糊的条件。由于各信号的估计可以并行实现,该方法在一维搜索量小的优势下实现了同时多信号的频率估计,计算机仿真结果表明此方法测量精度较高,对噪声影响具有一定稳健性。

计算DFT谱的改进递归算法

计算离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)谱的传统算法是快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)算法。FFT算法适合全景频谱分析,不适合并行计算。在只需要计算少数感兴趣频点频谱时,基于递归计算的Goertzel算法比FFT算法更加快速、灵活。在介绍Goertzel算法的基础上,又提出了两种计算DFT谱的改进递归算法。其中,改进递归算法2比Goertzel算法更加合理,更加适合同时进行数据采集和数据处理。递归算法的递归单元所需要的加法器、乘法器等硬件资源少且相对固定,有利于利用多个递归单元构造多路并行工作的滤波器组来分析频谱,使信号处理的速度得到提高。

滑动离散傅里叶算法输出稳定性研究

受数字系统有限字长的影响,滑动离散傅里叶变换(滑动DFT)算法的频率单元存在输出不稳定的缺点。利用改进Goertzel算法的递归单元对滑动DFT算法的频率单元改造后,不仅可以直接计算起始频谱值,而且滑动DFT算法可以每隔N个输出值就对频率单元清零,并能提供准确的新谱值,保证了滑动DFT算法的频率单元可以长时间连续不断的处理输入数据,而不会出现输出不稳定现象。这种方法在连续地、实时地进行时频谱分析中具有重要的意义。

基于Zoom-FFT的改进Rife正弦波频率估计算法

Rife算法是正弦波频率估计的一种经典算法,但其根本缺陷在于低信噪比且被估计频率接近量化频率点时估计性能差。本文通过分析Zoom-FFT的基本原理,验证了其具有可控的局部频谱放大功能,进而提出了一种改进的Rife频率估计算法。通过对信号进行Zoom-FFT处理实现以被估计频率为中心的较窄频段频谱的大幅度细化和放大,然后利用Rife算法进行精确频率估计。仿真结果表明,该算法具有高于传统Rife及其改进算法的估计精度和抗噪声性能,且对真实频率与量化频率点的位置关系不敏感,但计算复杂度有一定增加。

适用于宽带接收阵列的无模糊二维DOA估计

为了满足宽带侦收的要求,提出了一种新的基于环形阵列的宽带天线阵列配置方案,利用2组独立空间欠采样通道得到有模糊的信号空域信息,并结合一定的解模糊算法和配对方法得到无模糊的空间信号到达角(DOA)估计.仿真结果表明,所提算法在搜索量小的优势下能实现二维方向角的高精度估计及正确配对,且2组通道的采样数据可并行处理,增强了算法的实时性.