了得網工業技術_寬帶數字接收機技術（第三版）

內容簡介

在電子戰接收機的數字信號處理技術領域，本書是認可度較高的參考書。本書為當今各種復雜接收機繫統的數字處理實踐提供了從基礎概念和設計步驟，到數字接收機技術發展的全方位設計指南，給出了模擬並實現電子戰接收機的詳細指導，討論了如何有效地實現模數轉換、深入分析了用於電子戰中的接收機，介紹了過零點技術。全書在前版基礎上新增4章，並補充了許多近年來的新概念，為讀者提供了解決寬帶接收機關鍵技術問題的實用性方案，可幫助讀者設計出時下先進的電子戰接收機。

作者簡介

James Tsui博士是電子戰接收機技術領域的泰鬥，已獲選為空軍研究實驗室（AFRL） Fellow和IEEE會士。他在電子戰接收機技術領域內的創始性工作已令其擁有50多項申請獲準專利。在他著作的90種出版物中，七本是與接收機有關的：兩本與電子戰模擬接收機有關，三本與電子戰數字接收機有關，兩本與軟件GPS接收機有關。針對包括電子戰、雷達、通信和導航等繫統在內的各種傳感應用進行高級接收機技術研發的工程師和科學家普遍將James Tsui博士的這些專著用作主要參考資料，這些專著也已成為大學研究生課程的授課基礎用書。
James Tsui博士是電子戰接收機技術領域的泰鬥，已獲選為空軍研究實驗室（AFRL） Fellow和IEEE會士。他在電子戰接收機技術領域內的創始性工作已令其擁有50多項申請獲準專利。在他著作的90種出版物中，七本是與接收機有關的：兩本與電子戰模擬接收機有關，三本與電子戰數字接收機有關，兩本與軟件GPS接收機有關。針對包括電子戰、雷達、通信和導航等繫統在內的各種傳感應用進行高級接收機技術研發的工程師和科學家普遍將James Tsui博士的這些專著用作主要參考資料，這些專著也已成為大學研究生課程的授課基礎用書。

第1章導論1
1.1 寬帶繫統1
1.2 數字方法1
1.3 電子戰接收機研發的難點2
1.4 本書的結構安排3
1.5 特別說明4
參考文獻4
第2章電子戰接收機的要求和特性5
2.1 引言5
2.2 電子戰簡介5
2.3 偵察接收機和通信接收機的區別6
2.4 電子戰接收機面臨的信號環境7
2.5 電子戰接收機的要求9
2.6 電子戰接收機測量的信號參數9第1章導論1

1.1 寬帶繫統1

1.2 數字方法1

1.3 電子戰接收機研發的難點2

1.4 本書的結構安排3

1.5 特別說明4

參考文獻4

第2章電子戰接收機的要求和特性5

2.1 引言5

2.2 電子戰簡介5

2.3 偵察接收機和通信接收機的區別6

2.4 電子戰接收機面臨的信號環境7

2.5 電子戰接收機的要求9

2.6 電子戰接收機測量的信號參數9

2.7 頻率信息10

2.8 到達角信息12

2.9 電子戰接收機的輸出12

2.10 模擬接收機概述13

2.11 瞬時測頻接收機14

2.12 信道化接收機15

2.13 布拉格盒接收機16

2.14 壓縮(微掃)接收機17

2.15 數字接收機17

2.16 電子戰接收機的特性和性能19

2.16.1 單信號19

2.16.2 兩個同時到達信號20

2.17 電子戰接收機的發展趨勢20

2.17.1 理論問題的解決方案20

2.17.2 排隊接收機21

2.17.3 用於到達角測量的壓縮接收機21

2.17.4 信道化IFM接收機21

2.17.5 數字接收機21

2.18 電子戰處理機22

2.18.1 信號分選22

2.18.2 脈衝重復間隔的產生23

2.18.3 雷達識別24

2.18.4 跟蹤24

2.18.5 重訪問24

2.19 電子戰接收機設計目標24

2.20 小結25

參考文獻25

第3章傅裡葉變換28

3.1 引言28

3.2 傅裡葉級數和連續傅裡葉變換28

3.3 常用函數29

3.3.1 矩形函數29

3.3.2 衝激函數30

3.3.3 梳狀函數31

3.4 傅裡葉變換的性質33

3.4.1 線性33

3.4.2 奇偶性34

3.4.3 對偶性34

3.4.4 共軛及共軛對稱性34

3.4.5 尺度變換特性35

3.4.6 時移特性35

3.4.7 頻移特性35

3.4.8 微分特性35

3.4.9 積分特性36

3.4.10 卷積特性36

3.4.11 帕斯瓦爾定理37

3.5 舉例39

3.6 離散傅裡葉變換45

3.7 信號的數字化45

3.8 離散傅裡葉變換的推導46

3.8.1 圖形描述46

3.8.2 解析方法48

3.9 關於DFT的進一步討論50

3.9.1 頻帶限制50

3.9.2 不匹配的時間間隔51

3.9.3 混疊效應對實值數據的影響51

3.9.4 循環卷積和線性卷積52

3.10 窗函數55

3.10.1 矩形窗56

3.10.2 高斯窗57

3.10.3 a階升餘弦窗58

3.10.4 廣義漢明窗58

3.11 快速傅裡葉變換59

3.11.1 推導59

3.11.2 使用復數FFT運算符計算實值輸入62

3.12 接收機使用DFT的潛在優勢63

3.12.1 初始數據積累63

3.12.2 滑動DFT64

3.13 小結64

參考文獻65

第4章與傅裡葉變換相關的運算67

4.1 引言67

4.2 周期圖67

4.2.1 平均周期圖67

4.3 補零技術69

4.4 加窗後的峰值位置估計71

4.4.1 加矩形窗後的峰值位置估計71

4.4.2 加漢寧窗後的峰值位置估計73

4.5 通過迭代運算進行峰值位置估計74

4.6 通過FFT確定實際頻率76

4.7 自相關77

4.8 自相關(Blackman-Tukey)譜估計78

4.9 FFT在自相關譜估計中的應用79

4.10 奈奎斯特欠采樣的基本思想81

4.11 奈奎斯特欠采樣繫統中的相位關繫84

4.12 奈奎斯特欠采樣中的問題及其解決方法86

4.13 通過抽取技術實現DFT88

4.14 抽取技術在電子戰接收機中的應用89

4.15 簡化的抽取技術91

參考文獻92

第5章模數轉換器、放大器及其接口94

5.1 引言94

5.2 關鍵器件的選擇94

5.3 模擬接收機和數字接收機的靈敏度比較95

5.4 基本的采樣保持電路95

5.5 基本的模數轉換器性能和輸入帶寬96

5.6 模數轉換器的輸入信號和小輸入信號98

5.7 理想模數轉換器的量化噪聲99

5.8 由處理帶寬決定的噪聲電平和顫動效應100

5.9 寄生響應101

5.10 寄生響應幅度的分析102

5.11 寄生響應幅度的進一步討論105

5.12 噪聲對模數轉換器的影響108

5.13 采樣窗口抖動的影響110

5.14 對模數轉換器的要求112

5.15 符號112

5.16 噪聲繫數和三階截點113

5.17 級聯放大器的特性115

5.18 模數轉換器118

5.19 放大器和模數轉換器組合的噪聲繫數119

5.20 放大器和模數轉換器間的接口120

5.21 M和M＇的意義121

5.22 計算機程序和運行結果121

5.23 設計實例123

5.24 實驗結果124

5.24.1 噪聲繫數測量124

5.24.2 動態範圍測試125

參考文獻128

第6章下變頻器134

6.1 引言134

6.2 基帶接收機的頻率選擇134

6.3 頻率變換135

6.4 同相(I)和正交(Q)信道變換137

6.5 I/Q信道的幅相不平衡138

6.6 模擬I/Q下變頻器141

6.7 產生I/Q信道的數字方法143

6.8 希爾伯特變換143

6.9 離散希爾伯特變換145

6.10 離散希爾伯特變換實例148

6.11 采用特殊采樣方案的窄帶I/Q信道149

6.12 采用特殊采樣方案的寬帶I/Q信道150

6.13 實現寬帶數字I/Q信道的濾波器硬件設計152

6.14 I/Q信道不平衡的數字校正153

6.15 I/Q信道間不平衡的寬帶數字校正155

參考文獻158

第7章靈敏度與信號檢測160

7.1 引言160

7.2 電子戰接收機的檢測方法160

7.3 數字電子戰接收機潛在的檢測優勢161

7.3.1 頻域檢測161

7.3.2 時域檢測162

7.4 單個采樣的虛警時間和虛警概率163

7.5 單個采樣的閾值設定163

7.6 單個采樣檢測的檢測概率164

7.7 基於多個采樣的檢測165

7.8 多個采樣的檢測方案(L|N法)165

7.9 概率密度函數和特征函數166

7.10 使用平方律檢波器時采樣之和的概率密度函數167

7.11 基於求和結果的多采樣檢測168

7.12 單個采樣檢測示例169

7.13 多采樣(L|N法)檢測示例171

7.14 閾值電平的選擇173

7.15 閾值選擇優化175

7.16 N個采樣檢測示例(求和法)176

7.17 頻域檢測介紹176

7.18 頻域檢測方法178

7.19 頻域中的虛警概率178

7.20 頻域檢測的輸入信號的情況179

7.21 頻域檢測概率180

7.22 頻域檢測示例182

7.23 頻域檢測小結183

參考文獻183

第8章相位測量法與過零檢測法190

8.1 引言190

8.2 數字相位測量191

8.3 角分辨率和量化電平192

8.4 相位測量法和FFT法的結果比較193

8.5 相位測量法的應用193

8.6 兩個同時到達信號的情況分析194

8.7 兩個信號的頻率測量196

8.8 使用過零法測量單頻198

8.9 單信號過零檢測中的病態情況與解決方法200

8.10 簡化的單信號過零點計算200

8.11 單頻過零法的實驗結果202

8.12 在相干多普勒雷達頻率測量中的應用203

8.13 用於一般頻率測量的過零法204

8.14 過零檢測譜分析的基本定義205

8.15 產生實過零點206

8.16 計算過零檢測譜分析的繫數207

8.17 過零檢測譜分析器的可用配置209

參考文獻210

第9章單比特接收機212

9.1 引言212

9.2 單比特接收機的原創理念212

9.3 單比特接收機思想213

9.4 設計標準214

9.5 接收機的組成215

9.6 射頻鏈、模數轉換器和分路器216

9.7 基本的FFT芯片設計218

9.8 頻率編碼器設計219

9.9 閾值的選擇220

9.10 單比特接收機的初步性能222

9.11 可行的改進方法223

9.12 芯片設計224

參考文獻225

第10章頻率信道化及後續處理226

10.1 引言226

10.2 濾波器組226

10.3 FFT運算中的輸入數據重疊228

10.4 FFT運算的輸出數據速率230

10.5 抽取和內插231

10.6 抽取和內插對DFT的影響233

10.7 濾波器組的設計方法235

10.8 頻域抽取235

10.9 利用加權函數展寬輸出濾波器的頻率響應特性238

10.10 利用多相濾波器實現信道化240

10.11 信道化之後的處理243

10.12 信道化方法的基本考慮243

10.13 濾波器頻率響應特性的選擇244

10.14 後接相位比較器的模擬濾波器247

10.15 後接相位比較器的單比特接收機249

10.16 後接相位比較器的數字濾波器250

10.17 後接相位比較器的模擬濾波器251

10.18 數字濾波器後接單比特接收機時的考慮事項255

10.19 倍增輸出采樣速率255

10.20 後接單比特接收機的數字濾波器257

10.21 後接單比特接收機和相位比較器的數字濾波器組258

10.22 後接另一個FFT的數字濾波器組258

參考文獻259

第11章高分辨率譜估計260

11.1 引言260

11.2 自回歸法260

11.3 Yule-Walker方程262

11.4 Levinson-Durbin迭代算法264

11.5 輸入數據處理266

11.5.1 協方差法267

11.5.2 自相關法267

11.6 後向預測和修正協方差法268

11.7 Burg法270

11.8 階數的選擇272

11.9 Prony法273

11.10 使用小二乘方法的Prony法276

11.11 特征向量和特征值277

11.12 MUSIC法279

11.13 ESPRIT法281

11.14 小範數法283

11.15 使用離散傅裡葉變換的小範數法285

11.16 自適應譜估計286

參考文獻290

第12章 BPSK信號的檢測300

12.1 引言300

12.2 巴克碼的基本性質300

12.3 射長度同步的BPSK信號生成301

12.4 11位和13位巴克碼在頻域中的比較303

12.5 閾值和檢測概率305

12.6 利用長幀FFT檢測BPSK信號306

12.7 利用特征值區分BPSK信號和連續波信號309

12.8 利用幀輸出辨別連續波和BPSK信號：FFT法和特征值法311

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