三路带通混叠信号数字接收机设计三路带通混叠信号数字接收机设计
为解决三路带通信号混叠问题,提出了一种延时可调的三阶带通采样结构,通过设计数字抗混叠滤波器,可实
现对三路带通信号的无混叠接收。给出了仿真实现结果,并对信号进行重构,分析了抗混叠性能,三路带通信
号经过抗混叠滤波器后,信号输出信噪比可在28 dB以上。该方法解决了带通采样中多信号混叠问题,增加了采
样频率选择范围,可以减少硬件负担,提高了软件无线电的灵活性。
0 引言引言
如何对射频(RF)信号进行数字化是软件无线电(SDR)面临的首要问题,即如何对感兴趣的信号进行采样
[1]
。带通采样可以使
用比RF信号最高频率低得多的采样率,因此被广泛用于SDR接收机中。随着无线通信的发展,多频段接收机
[2-4]
应用更加广
泛。但是当接收到多频信号时,多频信号之间容易发生混叠。大多数研究人员通过选择采样频率来避免混叠问题,这限制了采
样频率的选择
[5-7]
。二阶带通采样(BPS)可以用来降低采样率和处理混叠。对于二阶BPS系统,大部分研究都基于正交信号处
理来进行抗混叠。例如文献[8]采样后采用希尔伯特变换,而文献[9]采用90°混合交叉信号进行采样。在文献[10]中,两个采样
装置产生90°的相位差。这些研究允许采样系统使用较小的采样频率,但只能消除信号自身图像的混叠,并不能处理两个信号
之间的混叠。改进的带通采样方法也可以实现对混叠信号的处理,但相应的重构算法较为复杂
[11-13]
。
在以前的工作中,二阶BPS可调用延时来实现两个重叠信号的接收
[14]
。本文提出延时可调的三阶带通采样结构用于处理3
路带通信号混叠问题。通过对三阶带通采样信号频谱的分析,根据3路采样信号间相位差设计抗混叠滤波器,消除混叠信号,
并通过仿真验证系统性能。
1 三阶三阶BPS的结构的结构
假设带通信号R(f)的带宽限制为B,采样率为f
s
=2B。定义信号位置索引n由式(1)表示,在索引位置n处的任意信号经带通采
样后都可以恢复到第一奈奎斯特区中,其中第一奈奎斯区域|f|<B是索引为零的频率区。带宽B意味着处理带宽,即在该频带中
可以存在多个的信号。
对于射频信号经带通采样后在同一频域内会引起三信号的混叠现象,设置三阶抗混叠滤波器来处理。
三阶BPS采样系统的结构如图1所示。
如图2所示,具有频谱R
1
(f)、R
2
(f)和R
3
(f)的3个RF信号S
1
、S
2
和S
3
,使用图1的结构进行三阶BPS采样。3个采样通道分别
表示为通道A、通道B和通道C,将通道A中的频谱定义为: