数字接收机的数学模型

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摘 要 现有的基于软件无线电思想的数字接收机主要包括单通道数字接收机、多通道并行数字接收机以及信道化数字接收机三种基本的数学模型，本文对这三种基本模型进行了简要的对比介绍。

关键词 单通道数字接收机 多通道并行数字接收机 信道化数字接收机

中图分类号：TN959.1 文献标识码：A

数字接收机在设计时，一般都遵循这样的设计思路：即尽可能将宽带模数或数模转换模块靠近天线，即尽早将模拟信号转化为数字信号，再进行后续的多速率滤波与调制解调等。这一点也是软件无线电理论的基本思想，即能够通过软件对系统进行定义，硬件结构较为简单、易于改装与服用且性能较为稳定。

1单通道数字接收机

单通道数字接收机是指在只允许同一时刻接收并解调特定信道上的信号，而不具备同时处理多个信号的能力，其基本类型分为窄带和宽带两种。

基带信号的处理是为了便于提取载频为的有效信号。对任何一类调制信号式中，同相分量为；正交分量为；为幅度调制分量；为相位调制分量。由于载频不含任何信息，所以信号特征完全能用和完整表示。因此，信号解调的实质就是提取和分量，通常采用基于多相滤波的正交法或者数字混频的方法来提取信息量。

窄带信号具有较高的载频，但所携带信号的带宽却很窄，若仍按照奈奎斯特采样原理的话，虽然不存在频谱混叠的现象，但是在频率较高时会明显存在频谱的浪费现象，欠采样理论就是根据这点来降低采样后的数据流。因此，单通道窄带数字接收机的基本原理就是采用基于欠采样的多相滤波正交解调原理完成信号的解调，在将两路信号用数字滤波器上校正相位后，使输出的两路信号在时域上“对齐”，保证了基带信号的最终输出。

瓮ǖ揽泶数字接收机在实际操作过程中，必须先将采集的频带信号集体接收，选中相应频率后在进行处理，但其接收的信号已变成了宽带信号，欠采样的理论已不在适用。

2 多通道并行数字接收机

当多个信号同时到达时，单通道数字接收机并不能同时进行处理，因此必须考虑使用多通道并行数字接收机来解决多信号问题，实现对多个信号的数字下变频、滤波和软件调节等。多通道并行数字接收机的基本原理是将D个单通道的数字接收机并联，分别对D个信号进行并行同时处理，如图2所示。思路较为简单，在工程实现中也并不特别复杂。同样采用多个正交采样的单通道接收机来实现并行多通道的数字接收机，但在这类建模中需要D（D为信道个数）个本振，各个本振分别实现相应载频信号的正交采样。因此，系统的结构实现起来相对较复杂一些。

3 信道化数字接收机

我们分别讨论了单通道与多通道并行数字接收机，但接收机的工作前提均为一直信号在所有通道内的分布，即哪些通道有信号是已知的，在具体过程实现中则需要使用监测或侦察设备对指定的频带进行探测，锁定目标信道并提取出信道基本信息。而在面对一些特殊信号，如调频信号、自适应信号等，搜索监视设备的处理速率无法同时进行处理，易出现漏警的现象，很难对待。因此，随着电磁环境越趋复杂，在通信侦察的过程中需要既能对多个信道同时到达的信号进行同时处理，又能实现信号100%接收的数字接收机，提高接收机的利用率。

信道化接收机的基本思想是使用多个带通滤波器接收信号，每个滤波器的通带分别接收对应监视频带内的频率分量，即先将接收信号通过均匀数字滤波器组将信号分离，再经降速抽取处理，最后可以输出低速的并行子频带信号，克服速度上的瓶颈问题。

本文详细分析了典型的数字接收机模型，这些模型的可为超短波侦察系统的分析处理模块与信道化接收模块的设计与实现提供理论依据。

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