FPGA实现的高精度数字正交混频变换在电子战中的应用

在EDA/PLD技术中，基于FPGA的数字正交混频变换算法是一种关键的信号处理技术，它在高性能电子战设备中具有重要意义。传统的方法依赖于模拟I/Q通道的直接数字化，但这种做法受到模拟乘法器和低通模拟器的不一致性和稳定性问题困扰，导致信号质量难以保证。为了解决这些问题，研究人员提出了一种新的策略，即对中频信号进行直接采样，通过混频技术实现正交数字下变频。这种方法的优势在于能提供高精度的正交混频，有效抑制镜频干扰。 数字正交混频变换的核心原理是首先通过A/D转换器将模拟信号x(t)转化为数字序列x(n)，接着与两个正交本振序列cos(ω0n)和sin(ω0n)进行乘法运算，随后通过数字低通滤波器进行进一步处理。在这个过程中，频率被搬移到0MHz，信号被分解为实部和虚部两路独立输出。对于设计实例，假设输入为70MHz带宽的线性调频信号，本振频率也为70MHz，通过这样的处理，可以实现信号的精确频率搬移和滤波。 FPGA是理想的实现平台，因为它能够提供灵活的并行计算能力，满足高采样率下实时信号处理的需求。本文将展示两种不同的FPGA内部模块结构实现方法，并对比它们的优缺点。在MATLAB仿真中，低通滤波器采用了切比雪夫一致逼近法设计，确保了良好的滤波性能，过渡带为10MHz至45MHz，滤波阶数为23。最终得到的仿真结果，如图3所示，展示了经过数字正交混频变换后的清晰信号输出。 基于FPGA的数字正交混频变换算法在提高信号处理精度、抑制干扰以及实时性方面表现出色，对于电子战设备和通信系统具有显著的技术价值。通过深入理解和优化FPGA实现，可以进一步提升系统的整体性能和可靠性。