一種數字式調諧接收裝置及其控制方法
2023-07-29 16:01:46 1
一種數字式調諧接收裝置及其控制方法
【專利摘要】本發明提出了一種數字式調諧接收裝置，包括：用於進行量化的模數轉換器，進行濾波和變頻的實時數字處理邏輯，用於將處理後的實時數字中頻信號轉換成模擬中頻信號的數模轉換器和用於濾除鏡頻分量的低通濾波器。本發明採用數字方式實現，穩定性好，採用數字調諧和數字濾波方式，不僅可以實現任意中頻輸出，避免了假信號產生，還可以實現輸出中頻帶寬的任意可變，提高了中頻濾波的選擇性和帶外抑制能力。
【專利說明】一種數字式調諧接收裝置及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及電子【技術領域】，特別涉及一種數字式調諧接收裝置，還涉及一種數字式調諧接收裝置的控制方法。
【背景技術】
[0002]調諧器主要用於將射頻信號變頻到所需的中頻上，包括放大、變頻、濾波等功能。調諧器在雷達、通信、電子偵察、環境監測、測試測量等領域應用廣泛。
[0003]將射頻/微波信號變為中頻信號輸出是調諧接收機的重要功能之一，常用的典型的輸出中頻頻率有10.7MHz,21.4MHz、70MHz、140MHz、160MHz等。典型的調諧接收方案原理圖如圖1所示，該方案中通常第一本振為可調諧振蕩器LO1,經過第一變頻器將輸入信號變頻固定中頻上，該中頻頻率稱為第一中頻Fifi。第二本振為固定振蕩器LO2,經過第二變頻器將第一中頻(Fifi)信號再次變頻到某一固定中頻頻率上，然後對外輸出該中頻信號FIFwt。為了得到較好的調諧接收性能，該方案通常採用多次變頻方式。這種接收機的中頻輸出是固定的，無法實現任意中頻頻率輸出，更無法實現輸出中頻的可變帶寬濾波。
[0004]為了實現任意中頻輸出，現有的常用技術方案是將圖1所示的技術方案改進成圖2所示的技術方案，將第二本振設計成可調諧振蕩器Fuk'，第二本振的調諧頻率為Fuk'=FIFwt±FIF1。為了實現FIFUt信號的濾波，還可以在第二中頻放大器後增加一個可調諧帶通濾波器，該濾波器的中心頻率隨著Fipwt的不同而改變，濾波器帶寬為中頻輸出帶寬Bif。圖2所示的技術方案採用模擬電路實現，電路結構複雜，穩定性差，會產生大量的假信號，另外可調諧濾波器通常選擇性和帶外抑制能力較差，並且無法實現中頻帶寬的任意可變。
【發明內容】
[0005]本發明公開了一種數字式調諧接收裝置及其控制方法，解決了接收機中頻輸出頻率無法任意調整，輸出中頻帶寬無法靈活改變的問題。
[0006]本發明的技術方案是這樣實現的:
[0007]—種數字式調諧接收裝置，包括:用於進行量化的模數轉換器，進行濾波和變頻的實時數字處理邏輯，用於將處理後的實時數字中頻信號轉換成模擬中頻信號的數模轉換器和用於濾除鏡頻分量的低通濾波器；所述實時數字處理邏輯中的第一數字複本振、第一混頻器和第二混頻器將接收信號變頻為零中頻信號，第一帶寬可變多速率數字濾波器和第二帶寬可變多速率數字濾波器對零中頻信號進行濾波，第一增益調節器和第二增益調節器對零中頻信號進行增益調節；第二數字複本振、第三混頻器和第四混頻器將零中頻信號上變頻成輸出的數字中頻信號；加法器將第三混頻器和第四混頻器混頻後生成的兩路信號相加運算；控制單元控制第一數字複本振和第二數字複本振的兩個複本振信號輸出頻率，控制第一可變帶寬數字低通濾波器和第二可變帶寬數字低通濾波器的帶寬，控制第一增益調節器和第二增益調節器的增益量。
[0008]可選地，所述第一混頻器和第二混頻器混頻後生成兩路正交信號。[0009]可選地，所述第一可變帶寬多速率數字低通濾波器和第二可變帶寬多速率數字低通濾波器是兩路相同的數字濾波器。
[0010]可選地，所述第一可變帶寬多速率數字低通濾波器和第二可變帶寬多速率數字低通濾波器採用抽取濾波結構。
[0011]可選地，所述第一可變帶寬多速率數字低通濾波器和第二可變帶寬多速率數字低通濾波器採用內插濾波結構。
[0012]可選地，所述第一可變帶寬多速率數字低通濾波器和第二可變帶寬多速率數字低通濾波器採用可變係數濾波結構。
[0013]本發明還提供了一種控制方法，適用於上述的數字式調諧接收裝置，包括以下步驟:
[0014]步驟(a)，根據調諧的輸入信號頻率，將第一數字複本振的輸出信號頻率設置成與輸入信號頻率相同；
[0015]步驟(b)，根據所需的輸出中頻帶寬配置第一可變帶寬多速率數字濾波器和第二可變帶寬多速率數字濾波器的參數，第一可變帶寬多速率數字濾波器和第二可變帶寬多速率數字濾波器設置的參數相同；
[0016]步驟(C)，根據調諧濾波的增益要求，設置第一增益調節器和第二增益調節器；
[0017]步驟(d)，根據需要調諧輸出的中頻頻率值，將第二數字複本振的輸出信號頻率設置成與輸出中頻頻率相同；
[0018]步驟(e)，啟動處理，完成將輸入信號頻率調諧到中頻頻率的輸出。
[0019]本發明的有益效果是:採用數字方式實現，穩定性好，採用數字調諧和數字濾波方式，不僅可以實現任意中頻輸出，避免了假信號產生，還可以實現輸出中頻帶寬的任意可變，提高了中頻濾波的選擇性和帶外抑制能力。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為現有的調諧接收裝置的控制框圖；
[0022]圖2為現有的任意中頻輸出的調諧接收裝置的控制框圖；
[0023]圖3為本發明的數字式調諧接收裝置的控制框圖。
[0024]【具體實施方式】
[0025]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0026]如圖3所示，本發明提出的數字式調諧接收裝置包括:用於將超外差接收測量儀器內部某一級中頻信號匕進行量化的模數轉換器2，進行濾波和上下變頻的實時數字處理邏輯15，用於將處理後的實時數字中頻信號轉換成模擬中頻信號的數模轉換器12和用於濾除鏡頻分量的低通濾波器13。其中實時數字處理邏輯15中的第一數字複本振4、第一混頻器51和第二混頻器52用於將接收信號變頻為零中頻信號，第一帶寬可變多速率數字濾波器61和第二帶寬可變多速率數字濾波器62對零中頻信號進行濾波，第一增益調節器71和第二增益調節器72用於對零中頻信號進行增益調節。第二數字複本振8、第三混頻器91和第四混頻器92用於將零中頻信號上變頻成輸出的數字中頻信號4。控制單元10用於對第一數字複本振4和第二數字複本振8的兩個複本振信號輸出頻率的控制，同時也用於控制第一可變帶寬數字低通濾波器61和第二可變帶寬數字低通濾波器62的帶寬，還用於控制第一增益調節器71和第二增益調節器72的增益量。
[0027]該裝置的輸入I可以為超外差變頻系統中的某一固定中頻信號，通過ADC轉換器2進行採集，變成零中頻信號3。該零中頻信號3分成兩路進入第一混頻器51和第二混頻器52，與頻率受控的第一數字複本振4的信號進行混頻，第一數字複本振4稱為NCOl。第一數字複本振4通過控制可產生頻率為fm的復正弦信號序列41和復正弦信號序列42，分別為cos (2 fmn)和-jsin(2 n fmn)。混頻後得到的兩路正交的/[目號，稱為I路信號和Q路信號。第一可變帶寬數字低通濾波器61和第二可變帶寬數字低通濾波器62對第一混頻器51和第二混頻器52輸出的兩路信號進行濾波，完成需要的中頻帶寬濾波。第一增益調節器71和第二增益調節器72分別對濾波後的信號611和信號612進行增益調整。增益調整後的兩路信號與頻率受控的第二數字複本振8的信號進行混頻。第二數字複本振8稱為NC02，其通過控制可產生頻率為&的復正弦信號序列81和復正弦信號序列82，分別為cos (2 f0n)和-jsin(2 f0n)。其中，頻率&即為需要輸出的中頻信號頻率。混頻後生成的兩路信號分別為信號911和信號912。加法器11用於對信號911和信號912進行相加運算，得到的信號序列通過DAC轉換器12變成模擬中頻信號。低通濾波器13用於對轉換成的模擬中頻信號進行濾波，濾除鏡頻信號，得到最終輸出的模擬中頻信號14。控制單元10用於控制第一數字複本振4和第二數字複本振8的輸出頻率值，也用於控制第一可變帶寬數字低通濾波器61和第二可變帶寬數字低通濾波器62的帶寬，還用於控制第一增益調節器71和第二增益調節器72的增益量。其中第一可變帶寬多速率數字低通濾波器61和第二可變帶寬多速率數字低通濾波器62是兩路相同的數字濾波器，作用之一是實現所需的中頻帶寬濾波，作用之二是輸出數據速率，從而使輸出數據速率與DAC轉換的速率相匹配，即與DAC轉換的速率相同。該濾波器不局限於一級濾波器，可依據中頻帶寬要求和輸入輸出速率要求選擇抽取濾波、內插濾波或可變係數濾波等結構實現。本發明數字式調諧濾波裝置的數字處理部分可以採用通用可編程晶片實現。
[0028]本發明還給出了上述數字式調諧濾波裝置的控制方法，包括以下步驟:
[0029]步驟(a)，根據調諧的輸入信號頻率fm，將第一數字複本振4的輸出信號頻率設置成乙，即與輸入信號頻率相同；
[0030]步驟(b)，根據所需的輸出中頻帶寬配置第一可變帶寬多速率數字濾波器61和第二可變帶寬多速率數字濾波器62的參數，第一可變帶寬多速率數字濾波器61和第二可變帶寬多速率數字濾波器62設置的參數相同；
[0031]步驟(C)，根據調諧濾波的增益要求，設置第一增益調節器71和第二增益調節器72 ；
[0032]步驟(d)，根據需要調諧輸出的中頻頻率值f0，將第二數字複本振8的輸出信號頻率設置成fo，即與輸出中頻頻率相同；
[0033]步驟(e)，啟動處理，即可完成將輸入信號頻率fm調諧到中頻頻率為&的輸出；
[0034]步驟(f)，當輸出中頻頻率改變時，按照步驟(a)到(e)重新設置。
[0035]本發明的數字式調諧接收裝置及控制方法採用數字方式實現，穩定性好，採用數字調諧和數字濾波方式，不僅可以實現任意中頻輸出，避免了假信號產生，還可以實現輸出中頻帶寬的任意可變，提高了中頻濾波的選擇性和帶外抑制能力。
[0036]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種數字式調諧接收裝置，其特徵在於，包括:用於進行量化的模數轉換器，進行濾波和變頻的實時數字處理邏輯，用於將處理後的實時數字中頻信號轉換成模擬中頻信號的數模轉換器和用於濾除鏡頻分量的低通濾波器； 所述實時數字處理邏輯包括:第一數字複本振、第一混頻器和第二混頻器，將接收信號變頻為零中頻信號；第一帶寬可變多速率數字濾波器和第二帶寬可變多速率數字濾波器對零中頻信號進行濾波；第一增益調節器和第二增益調節器對零中頻信號進行增益調節；第二數字複本振、第三混頻器和第四混頻器將零中頻信號上變頻成輸出的數字中頻信號；力口法器將第三混頻器和第四混頻器混頻後生成的兩路信號相加運算；控制單元控制第一數字複本振和第二數字複本振的兩個複本振信號輸出頻率，控制第一可變帶寬數字低通濾波器和第二可變帶寬數字低通濾波器的帶寬，控制第一增益調節器和第二增益調節器的增益量。
2.如權利要求1所述的一種數字式調諧接收裝置，其特徵在於，所述第一混頻器和第二混頻器混頻後生成兩路正交信號。
3.如權利要求2所述的一種數字式調諧接收裝置，其特徵在於，所述第一可變帶寬多速率數字低通濾波器和第二可變帶寬多速率數字低通濾波器是兩路相同的數字濾波器。
4.如權利要求3所述的一種數字式調諧接收裝置，其特徵在於，所述第一可變帶寬多速率數字低通濾波器和第二可變帶寬多速率數字低通濾波器採用抽取濾波結構。
5.如權利要求3所述的一種數字式調諧接收裝置，其特徵在於，所述第一可變帶寬多速率數字低通濾波器和第二可變帶寬多速率數字低通濾波器採用內插濾波結構。
6.如權利要求3所述的一種數字式調諧接收裝置，其特徵在於，所述第一可變帶寬多速率數字低通濾波器和第二可變帶寬多速率數字低通濾波器採用可變係數濾波結構。
7.—種控制方法，適用於權利要求1至6任一項所述的數字式調諧接收裝置，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟(a)，根據調諧的輸入信號頻率，將第一數字複本振的輸出信號頻率設置成與輸入信號頻率相同； 步驟(b)，根據所需的輸出中頻帶寬配置第一可變帶寬多速率數字濾波器和第二可變帶寬多速率數字濾波器的參數，第一可變帶寬多速率數字濾波器和第二可變帶寬多速率數字濾波器設置的參數相同； 步驟(C)，根據調諧濾波的增益要求，設置第一增益調節器和第二增益調節器； 步驟(d)，根據需要調諧輸出的中頻頻率值，將第二數字複本振的輸出信號頻率設置成與輸出中頻頻率相同； 步驟(e)，啟動處理，完成將輸入信號頻率調諧到中頻頻率的輸出。
【文檔編號】H04B1/16GK103457619SQ201310309384
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年7月16日 優先權日:2013年7月16日
【發明者】張超, 詹永衛, 孟慶立, 戰雲, 杜會文 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所