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数字信道化接收机信号检测技术研究与实现

摘要

随着雷达电子战电磁环境的日益复杂，战场信息复杂多变，具有动态范围大、实时

性强、高灵敏度、全概率接收等优点的数字信道化接收机被广泛运用于现代战争中。在

数字信道化接收机中，实现对信号的有效采集、高效信道化结构对信号的有效滤波、信

道化后子信道信号检测、脉冲描述字（PulseDescriptorWord，PDW）数据的有效提取等

都是信道化接收机中要解决的关键问题，对后续的信号分选和识别处理起着决定作用。

本文主要针对基于多相滤波数字信道化接收机及其后续的子信道信号检测技术进

行了研究。本文完成的研究内容如下：

1、在基础理论方面，从数字信道化接收机的基本原理入手，对基于多相滤波数字信

道化高效结构进行了研究，基于采样定理、信号多速率处理理论、信道划分与排列方式

推导出其数学模型，给出了相关的理论仿真结果，验证了基于多相滤波数字信道化结构

的有效性及正确性。

2、在子信道信号检测方面，针对信道化后子信道信号的检测问题，提出了一种基于

单元平均恒虚警检测（CA-CFAR）原理和自相关累加的动态自适应双门限信号检测算法。

利用CA-CFAR原理对信号噪声功率进行估计，高信噪比信号输入情况下，设计了动态

自适应高门限，可对信道化后子信号直接进行门限判决，无需其它步骤；在低信噪比信

号输入情况下，输出的子信道信号需要进行自相关累加，设计了动态自适应低门限作为

检测阈值对子信道信号进行检测，该算法有效解决了高信噪比下信号检测实时性问题和

低信噪比下微弱信号检测难问题，实现简单，性能优越。为了正确提取脉冲描述字（PDW）

数据，针对信号脉宽（PulseWidth，PW）、到达时间（TimeofArrival，TOA）、载频（Carrier

Frequency，CF）等时域参数的测量给出了方法。最后给出了一种信道判决方法，能对位

于过渡带的窄带信号以及宽带信号做出判决，去除虚假信道号，有效解决均匀信道化带

来的跨信道信号判决问题。

3、在FPGA实现方面，基于现场可编程门阵列（FieldProgrammableGateArray，

FPGA）平台实现了基于多相滤波数字信道化接收机，给出了FPGA的总体设计方案以

及各个模块内关键结构设计方法。为实现AD9680对多通道信号的正确采集及同步，基

于JESD204B接口设计了数据采集模块，成功完成对8路中频信号的采集；基于多相滤

波信道化模块实现了完整的信号检测流程，并顺利提取脉宽（PW）、到达时间（TOA）、

载频（CF）等时域参数；为实现FPGA与数字信号处理（DigitalSignalProcessor，DSP）

哈尔滨工程大学专业硕士学位论文

器之间的数据传输与命令交互，基于SRIO接口完成了两者的双向通信，之后对各个模

块进行了功能验证，验证了基于多相滤波数字信道化接收机总体设计方案的可行性和有

效性。

关键词：数字信道化；信号检测；现场可编程门阵列；JESD204B协议

数字信道化接收机信号检测技术研究与实现

Abstract

Withtheincreasingcomplexityoftheelectromagneticenvironmentofradarelectronic

warfareandthecomplexandchangeablebattlefieldinformation,digitalchannelizedreceivers

withtheadvantagesoflargedynamicrange,strongreal-time,highsensitivity,andfull-

probabilityreceptionarewidelyusedinmodernwarfare.Indigitalchannelizedreceivers,the

effectiveacquisitionofsignals,theeffectivefilteringo