射頻直接數(shù)字化接收機

李艷霞

摘要

L波段射頻直接數(shù)字化接收摘機，是我國當前雷達系統(tǒng)數(shù)字化要技術(shù)應用的重要組成設備，也是1當前我們技術(shù)研究的重要內(nèi)容。本文以ADC12D1800RF模數(shù)轉(zhuǎn)換器技術(shù)應用為核心，開展了數(shù)字接收機技術(shù)原理與構(gòu)成研究，為這一技術(shù)設備的應用實踐發(fā)展提供理論化支持作用。

【關(guān)鍵詞】L波段射頻 直接 數(shù)字化接收機 ADC12D1800RF

在我國雷達技術(shù)應用實踐領域中，射頻直接數(shù)字化接受技術(shù)的應用研究占據(jù)著較為重要的位置。特別是L波段（1GHz?2GHz）射頻數(shù)字化技術(shù)的應用研究，是當前雷達射頻技術(shù)研究的重要組成部分。因此我們結(jié)合新型高性能芯片技術(shù)應用與數(shù)字信號處理技術(shù)發(fā)展特征，開展了L波段射頻直接數(shù)字化接收機技術(shù)研究。

1 接收機技術(shù)原理與要求簡述

在數(shù)字化接收機實踐技術(shù)研究前，我們首先需要對其主要技術(shù)原理進行分析，進而確保接收機實踐技術(shù)應用。

1.1 寬窄帶信號處理技術(shù)

在信號數(shù)字接收過程中，L波段信號通常包括了寬窄帶兩種信號類型。一是處于寬帶信號狀態(tài)下，接收機對信號進行直接的接受處理，形成完整的信號。二是在窄帶信號狀態(tài)下，接收機可以對信號進行模擬化變頻技術(shù)處理，如將其中頻調(diào)整到百兆赫茲附近區(qū)域，再由處理器進行高精度數(shù)字化采集，形成高精度的信號類型。

1.2 信號的處理要求

在數(shù)字化信號接收機運行中，我們對L波段信號的接收要求是以寬帶信號為準。

2 接收機主要組成部分及技術(shù)研究

2.1 接收機開關(guān)濾波器裝置

在接收機運行中開關(guān)濾波器裝置的主要功能是接受到的信號中的噪聲與雜散信號進行濾除處理，初步提高信號質(zhì)量。為提升數(shù)字化信號的性能，通常使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器（即ADC設備）對信號中的噪音與雜散信號進行過濾處理，即將處理后的信號經(jīng)過折疊至接收機頻率規(guī)定的奈奎斯特頻段內(nèi)。在ADC設置中，其主要的技術(shù)數(shù)據(jù)包括了信號窄帶接收帶寬為、中頻接收信號以及模擬濾波器相對帶寬等幾個主要內(nèi)容。由于部分設計中，技術(shù)人員為了提高信號精度，一般將模擬濾波器的相對帶寬定為1%作用。但是在實際的技術(shù)實現(xiàn)中這一技術(shù)要求難度較大。因此在實際的應用這一技術(shù)數(shù)據(jù)一般控制在5%左右。

2.2 符合信號接收要求的模數(shù)轉(zhuǎn)換器

在實際的的接收機設計中，模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，進而保障信號精度與質(zhì)量的重要設備。如在當前的接收機中常用的ADC12D1800RF模數(shù)轉(zhuǎn)換器，就是較為常見的高速高清晰轉(zhuǎn)換設備。這類轉(zhuǎn)換器的采樣頻率可以達到3.6Gbps，其信息采樣精度也達到了12位，設計中可以保證單端口信號或雙端口信號兩種信號輸入方式，因此確保了信號的轉(zhuǎn)換質(zhì)量與速度。

單就ADC12D1800RF設備實踐應用而言，信號轉(zhuǎn)換設備在使用中常見的四種轉(zhuǎn)換模式進行介紹。

2.2. 1NDES模式

在這一轉(zhuǎn)換模式下，設備中的VinI與VinQ信號接收裝置分別進行并行的信號輸入過程。之后再由設備內(nèi)的兩個ADC分別進行獨立的信號轉(zhuǎn)換處理，最后完成信號的輸出輸出，其信號頻段為S2.7GHz范圍內(nèi)。

2.2.2 DSEI模式

在技術(shù)研究中這一模式也被稱為DESQ模式。其主要技術(shù)特征是在實際的信號采集處理中，設備內(nèi)部的兩個ADC系統(tǒng)利用以交叉處理的方法，分別對VinI、VinQ中輸入的信號進行分析處理，在完成信號輸出工作，其信號頻段為S1.2GHz范圍內(nèi)。

2.2.3 DESIQ模式

這一模式在數(shù)據(jù)信號處理中與上一模式基本相同。其區(qū)別在于DESIQ模式必須保證Vini和VinQ輸入端在運行中受到外部同時驅(qū)動，其信號頻段為S1.75GHz范圍內(nèi)。

2.2.4 DESCLKIQ模式

這一模式與DESIQ模式的區(qū)別在于Vini與VinQ通道在，在設備中具有相對的獨立性，其信號頻段為S2.7GHz范圍內(nèi)。

2.3 數(shù)字下變頻與數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

2.3.1 數(shù)字下變頻系統(tǒng)

在數(shù)字化接收機系統(tǒng)中，數(shù)字下變頻系統(tǒng)主要是在接收機中經(jīng)過混頻后得到的中頻信號比原始信號的頻率低的一種混頻方式，因此其在L波段射頻直接數(shù)字化接收機中起到了良好的混頻作用，進而確保了信號接收的整體質(zhì)量。在實際的變頻系統(tǒng)應用中，這一系統(tǒng)包括了窄帶數(shù)字下變頻與寬帶數(shù)字下變頻兩個組成部分。這兩種方式的處理流程分別如圖1、2所示。

2.3.2 信號數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)

在接收機系統(tǒng)中，信號數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)主要是完成接收信號輸入、輸出以及內(nèi)部信號傳輸使用。在實際的應用中信號傳輸一般使用千兆位級高速串行總線接口，進而確保信號傳輸速度與質(zhì)量。如在系統(tǒng)應用中采用XILINX Kintex-7 GTX為接口的硬件平臺，同時使Aurora協(xié)議用于信號數(shù)據(jù)包的傳輸，可以保證其信號傳輸速率在lOGbps左右，確保了信號傳輸?shù)捻樌瓿伞?/p>

參考文獻

[1]胡志東，韓曉明，陳路俊.L波段射頻直接采樣數(shù)字接收機設計技術(shù)[J].信息通信，2015（12）.

[2]楊志剛.雷達寬帶數(shù)字接收機設計與實現(xiàn)[D].哈爾濱工程大學，2012.