[发明专利]4通道单比特数字接收机的设计方法及其接收机

说明书

本发明公开了一种4通道单比特数字接收机的设计方法及其接收机，该方法包括：对信号进行单比特采样获得单比特数字信号，并分析单比特数字信号在奈奎斯特采样频带内的谐波特征获取不含目标谐波分量的4个频带；根据不含目标谐波分量的4个频带设计4通道单比特数字接收机模型；根据4通道单比特数字接收机模型和预设测试参数进行仿真测试，获得测试结果。本发明通过特殊频带的设计可以有效避开高次谐波，可以有效提高各通道内单比特数字信号的无杂散动态范围，进而有利于提高接收机的瞬时动态范围以及增强接收机的实时处理能力，并且设计的4通道单比特数字接收机，具有结构简单、抗噪声能力强以及瞬时动态范围高等优点。

技术领域

本发明属于数字接收机技术领域，尤其涉及到一种4通道单比特数字接收机的设计方法及其接收机。

背景技术

为了适用各种复杂的条件，现代雷达信号检测要求一个高性能瞬时测频接收机具有低成本、小体积、超高反应速度、大瞬时宽带以及能够同时处理多个信号的能力，单比特数字接收机在一定程度上可以替代传统的测频接收机并可以满足以上要求。单比特数字接收机的主要优点是硬件结构简单以及离散傅里叶变换(DFT)的计算中不需要进行乘法运算，可以快速的处理宽带信号，节省资源，然而单比特数字接收机的瞬时动态范围远低于其他多比特数字接收机，因为单比特量化得到的最强谐波在功率上仅与输入信号功率相差9.54dB，也就是说单比特数字信号的量化信噪比很低，理论上单比特数字信号的无杂散动态范围(SFDR)不大于7.78dB，因此单比特强信号产生的谐波会阻碍弱信号检测，从而限制了单比特数字接收机的多信号瞬时动态范围。

现有的稳定可用的单比特数字接收机的双信号瞬时动态范围仅有5dB，为了优化单比特数字接收机的瞬时动态范围，通常采用的方法是增加ADC的位数以及改进傅里叶变换的核函数。例如，“Design and Performance Evaluation of a 2.5-GSPS DigitalReceiver，Chien-In Henry Chen，IEEE Transactions on Instrumentation andMeasurement，2005,54(3)”(一种2.5-GSPS的数字接收机的设计与性能评估，Chien-InHenry Chen，IEEE仪器与测量汇刊，2005年出版54卷3期)，该文中提出了一种采用4位数模转换器(ADC)和12点核函数组合的2.5GHz采样率的数字接收机，通过增加ADC位数和改进傅里叶变换的核函数来提高接收机的瞬时动态范围，同时提出补偿矩阵方法来抑制谐波，进一步优化接收机的瞬时动态范围，但是该方法存在的不足有：1)虽然可以通过简化核函数的位数来避免FFT计算过程中乘法运算，但由于ADC的位数增加到4比特，相较于单比特采样的数字接收机，该文中设计的接收机依然存在计算复杂度增加，从而增加功耗和计算资源的问题；2)使用补偿矩阵方法来抑制谐波，会导致该文中设计的接收机测频的实时性变差，且需要占用大量的存储资源，此外，使用补偿矩阵方法对测频精度的要求很高，若仅通过增加FFT的规模来提高测频精度，则需要消耗的资源会成倍增加，当前的可编程芯片无法满足要求；而若使用该文中所提的超分辨率估计算法来提高测频精度，则在低信噪比下，对于谐波的抑制效果较差，甚至会产生新的谐波；3)当前的低比特ADC采样率已达到该文中所使用的4比特ADC采样率的几倍乃至十几倍，由2)可知，在高采样率下该文中所用的补偿矩阵方法已经不再适用。

基于此，如何可靠地优化单比特数字接收机的瞬时动态范围，并保证测频精度和实时性依然是当前亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种4通道单比特数字接收机的设计方法及其接收机，以解决现有技术中存在的上述问题。

基于上述目的，第一方面，本发明提供一种4通道单比特数字接收机的设计方法，包括：

对信号进行单比特采样获得单比特数字信号，并分析所述单比特数字信号在奈奎斯特采样频带内的谐波特征获得不含目标谐波分量的4个频带；

根据所述不含目标谐波分量的4个频带设计4通道单比特数字接收机模型；