正交相干检波方法及FPGA的实现
引言现代雷达普遍采用相参信号来进行处理,而如何获得高精度基带数字正交(I,Q)信号是整个系统信号处理成败的关键。
传统的做法是采用模拟相
位检波器来得到I、Q信号,其正交性能一般为:幅度平衡在2%左右,相位正交误差在2°左右,即幅相误差引入的镜像功率在-34 dB左右。
这样的技术性能限制了信号处理器性能的提高。
为此,近年来提出了对低中频直接采样恢
复I、Q信号的数字相位检波器。
随着高位、高速A/D的普遍应用,数字相
位检波方法的实现已成为可能。
本文介绍了一种正交相干检波方法,并给出了其FPGA的实现方案。
1 基本原理1.1 中频信号分解的基本原理一个带通信号通常可表示为:其中,xI(t)、xQ(t)分别是s(t)的同相分量和正交分量。
ω0为载频,a (t)、φ(t)分别为包络和相位。
它们之间具有如下关系:所构成的复包络信号为,该信号包含了式(1)中的所有信息。
要对中频信号进行直接采样,首先要保证采样后的频谱不发生混叠。
根据基本的采样理论,即Nvquist采样定理要求以
不低于信号最高频率两倍的采样速率对信号直接采样,才能保证所得到的离散
采样值能够准确地确定信号。
然而,如果信号的频率分布在某一有限频带上,
而且信号的最高频率fH远大于信号的带宽,那么,此时若仍按Nyquist采样率来采样,则其采样频率就会很高,以致难以实现,或是后续处理的速度不能满
足要求。
因此,此时就要用到带通采样理论。
所谓带通采样定理,即设一个频率带限信号选x(t),其频带限制在(fL,fH)内,此时,如果其采样速率满足:式中,n取能满足fs≥2(fH-fL)的最大正整数(O,1,2,),则用fs进行等间
隔采样所得到的信号采样值就能准确地确定原始信号。
式(4)中的fs用带通中心频率f0和频带宽度B可表示为:其中,,n为整数,且要求满足。