多抽样率数字信号处理：FPGA实现与正交采样仿真

"本文详细探讨了多抽样率数字信号处理技术及其在FPGA（Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列）中的实现。作者谢晋强在硕士论文中，深入分析了抽样率变换的原理，研究了多抽样率系统的滤波器设计，特别关注了积分梳状滤波器和半带滤波器，并在FPGA上实现了2-256倍可编程抽取器。此外，他还利用多相结构设计了固定倍数的内插器，以进一步研究其在多抽样率信号处理中的应用。论文的实践部分介绍了某型号雷达信号处理机的硬件设计，其中包含了FPGA设计的具体实施。关键词包括多抽样率信号处理、抽取、内插、多相滤波、积分梳状滤波器和半带滤波器。" 在信号处理领域，正交采样是一种关键的技术，它能够将实际的单通道信号转化为复数形式的I（In-phase）和Q（Quadrature）两路信号。在数字中频（Digital Intermediate Frequency, DIF）系统中，正交采样通过将AD（Analog-to-Digital，模数转换）采样的实信号与特定的正交系数相乘，实现信号的复数化。例如，输入信号乘以COSWot生成I路信号，而与SINWot相乘则得到Q路信号。这里，Wot通常代表采样角频率，保证了信号的相位一致性。在设计中，为了保持相位连续，需要在每个周期开始时，使用相同或连续循环的正交系数。 多抽样率信号处理是现代信号处理的重要组成部分，它涉及到信号的抽取（Decimation）和内插（Interpolation）。抽取是指降低信号的采样率，而内插则是提高采样率的过程。在FPGA中实现这些操作可以实现灵活的信号处理系统。本文中，作者设计了一个2-256倍可编程抽取器，这允许根据需求动态调整采样率。同时，多相结构被用于设计固定的内插器，这种结构能有效减少计算复杂度和硬件资源。 积分梳状滤波器和半带滤波器是多抽样率系统中常用的滤波器类型。积分梳状滤波器通过级联的积分器和梳状滤波网络实现低通滤波效果，适用于抽取操作。半带滤波器则是一种高效的滤波器设计，特别适合在半带抽取或内插过程中使用。这两种滤波器在FPGA实现中具有较高的效率和灵活性。 论文最后，作者介绍了某型号雷达信号处理机的硬件设计，这是多抽样率技术在实际应用中的一个实例。雷达信号处理通常需要高速、高精度的信号处理能力，FPGA由于其可编程性和并行处理能力，成为了实现这类系统的关键技术平台。 这篇硕士论文全面地研究了多抽样率信号处理的理论和实践，包括正交采样、滤波器设计以及FPGA实现，为信号处理领域的工程应用提供了重要的理论支持和技术参考。