宽带数字接收机技术(第3版)

在电子战接收机的数字信号处理技术领域，本书是认可度较高的参考书。本书为当今各种复杂接收机系统的数字处理实践提供了从基础概念和设计步骤，到数字接收机近期新技术发展的全方位设计指南，给出了模拟并实现电子战接收机的详细指导，讨论了如何有效地实现模数转换、深入分析了用于电子战中的接收机，介绍了过零点技术，并给出了可使用的代码。

在电子战接收机的数字信号处理技术领域，本书是认可度较高的参考书。本书为当今各种复杂接收机系统的数字处理实践提供了从基础概念和设计步骤，到数字接收机近期新技术发展的全方位设计指南，给出了模拟并实现电子战接收机的详细指导，讨论了如何有效地实现模数转换、深入分析了用于电子战中的接收机，介绍了过零点技术。全书在前版基础上新增4章，并补充了许多近年来的新概念，为读者提供了解决宽带接收机关键技术问题的实用性方案，可帮助读者设计出时下优选的电子战接收机。本书主要适合电子战和通信领域的研究人员作为工作指南，也适合相关领域的研究生参考阅读。

第1章导论1
1．1宽带系统1
1．2数字方法1
1．3电子战接收机研发的难点2
1．4本书的结构安排3
1．5特别说明4
参考文献4
第2章电子战接收机的要求和特性5
2．1引言5
2．2电子战简介5
2．3侦察接收机和通信接收机的区别6
2．4电子战接收机面临的信号环境7
2．5电子战接收机的要求9
2．6电子战接收机测量的信号参数9
2．7频率信息10
2．8到达角信息12
2．9电子战接收机的输出12
2．10模拟接收机概述13
2．11瞬时测频接收机14
2．12信道化接收机15
2．13布拉格盒接收机16
2．14压缩(微扫)接收机17
2．15数字接收机17
2．16电子战接收机的特性和性能19
2．16．1单信号19
2．16．2两个同时到达信号20
2．17电子战接收机的发展趋势20
2．17．1理论问题的解决方案20
2．17．2排队接收机21
2．17．3用于到达角测量的压缩接收机21
2．17．4信道化IFM接收机21
2．17．5数字接收机21
2．18电子战处理机22
2．18．1信号分选22
2．18．2脉冲重复间隔的产生23
2．18．3雷达识别24
2．18．4跟踪24
2．18．5重访问24
2．19电子战接收机设计目标24
2．20小结25
参考文献25
第3章傅里叶变换28
3．1引言28
3．2傅里叶级数和连续傅里叶变换28
3．3常用函数29
3．3．1矩形函数29
3．3．2冲激函数30
3．3．3梳状函数31
3．4傅里叶变换的性质33
3．4．1线性33
3．4．2奇偶性34
3．4．3对偶性34
3．4．4共轭及共轭对称性34
3．4．5尺度变换特性35
3．4．6时移特性35
3．4．7频移特性35
3．4．8微分特性35
3．4．9积分特性36
3．4．10卷积特性36
3．4．11帕斯瓦尔定理37
3．5举例39
3．6离散傅里叶变换45
3．7信号的数字化45
3．8离散傅里叶变换的推导46
3．8．1图形描述46
3．8．2解析方法48
3．9关于DFT的进一步讨论50
3．9．1频带50
3．9．2不匹配的时间间隔51
3．9．3混叠效应对实值数据的影响51
3．9．4循环卷积和线性卷积52
3．10窗函数55
3．10．1矩形窗56
3．10．2高斯窗57
3．10．3a阶升余弦窗58
3．10．4广义汉明窗58
3．11快速傅里叶变换59
3．11．1推导59
3．11．2使用复数FFT运算符计算实值输入62
3．12接收机使用DFT的潜在优势63
3．12．1初始数据积累63
3．12．2滑动DFT64
3．13小结64
参考文献65
第4章与傅里叶变换相关的运算67
4．1引言67
4．2周期图67
4．2．1平均周期图67
4．3补零技术69
4．4加窗后的峰值位置估计71
4．4．1加矩形窗后的峰值位置估计71
4．4．2加汉宁窗后的峰值位置估计73
4．5通过迭代运算进行峰值位置估计74
4．6通过FFT确定实际频率76
4．7自相关77
4．8自相关(Blackman-Tukey)谱估计78
4．9FFT在自相关谱估计中的应用79
4．10奈奎斯特欠采样的基本思想81
4．11奈奎斯特欠采样系统中的相位关系84
4．12奈奎斯特欠采样中的问题及其解决方法86
4．13通过抽取技术实现DFT88
4．14抽取技术在电子战接收机中的应用89
4．15简化的抽取技术91
参考文献92
第5章模数转换器、放大器及其接口94
5．1引言94
5．2关键器件的选择94
5．3模拟接收机和数字接收机的灵敏度比较95
5．4基本的采样保持电路95
5．5基本的模数转换器性能和输入带宽96
5．6模数转换器的优选输入信号和最小输入信号98
5．7理想模数转换器的量化噪声99
5．8由处理带宽决定的噪声电平和颤动效应100
5．9寄生响应101
5．10寄生响应幅度的分析102
5．11寄生响应幅度的进一步讨论105
5．12噪声对模数转换器的影响108
5．13采样窗口抖动的影响110
5．14对模数转换器的要求112
5．15符号112
5．16噪声系数和三阶截点113
5．17级联放大器的特性115
5．18模数转换器118
5．19放大器和模数转换器组合的噪声系数119
5．20放大器和模数转换器间的接口120
5．21M和M＇的意义121
5．22计算机程序和运行结果121
5．23设计实例123
5．24实验结果124
5．24．1噪声系数测量124
5．24．2动态范围测试125
参考文献128
第6章下变频器134
6．1引言134
6．2基带接收机的频率选择134
6．3频率变换135
6．4同相(I)和正交(Q)信道变换137
6．5I/Q信道的幅相不平衡138
6．6模拟I/Q下变频器141
6．7产生I/Q信道的数字方法143
6．8希尔伯特变换143
6．9离散希尔伯特变换145
6．10离散希尔伯特变换实例148
6．11采用特殊采样方案的窄带I/Q信道149
6．12采用特殊采样方案的宽带I/Q信道150
6．13实现宽带数字I/Q信道的滤波器硬件设计152
6．14I/Q信道不平衡的数字校正153
6．15I/Q信道间不平衡的宽带数字校正155
参考文献158
第7章灵敏度与信号检测160
7．1引言160
7．2电子战接收机的检测方法160
7．3数字电子战接收机潜在的检测优势161
7．3．1频域检测161
7．3．2时域检测162
7．4单个采样的虚警时间和虚警概率163
7．5单个采样的阈值设定163
7．6单个采样检测的检测概率164
7．7基于多个采样的检测165
7．8多个采样的检测方案(L|N法)165
7．9概率密度函数和特征函数166
7．10使用平方律检波器时采样之和的概率密度函数167
7．11基于求和结果的多采样检测168
7．12单个采样检测示例169
7．13多采样(L|N法)检测示例171
7．14阈值电平的选择173
7．15阈值选择优化175
7．16N个采样检测示例(求和法)176
7．17频域检测介绍176
7．18频域检测方法178
7．19频域中的虚警概率178
7．20频域检测的输入信号的情况179
7．21频域检测概率180
7．22频域检测示例182
7．23频域检测小结183
参考文献183
第8章相位测量法与过零检测法190
8．1引言190
8．2数字相位测量191
8．3角分辨率和量化电平192
8．4相位测量法和FFT法的结果比较193
8．5相位测量法的应用193
8．6两个同时到达信号的情况分析194
8．7两个信号的频率测量196
8．8使用过零法测量单频198
8．9单信号过零检测中的病态情况与解决方法200
8．10简化的单信号过零点计算200
8．11单频过零法的实验结果202
8．12在相干多普勒雷达频率测量中的应用203
8．13用于一般频率测量的过零法204
8．14过零检测谱分析的基本定义205
8．15产生实过零点206
8．16计算过零检测谱分析的系数207
8．17过零检测谱分析器的可用配置209
参考文献210
第9章单比特接收机212
9．1引言212
9．2单比特接收机的原创理念212
9．3单比特接收机思想213
9．4设计标准214
9．5接收机的组成215
9．6射频链、模数转换器和分路器216
9．7基本的FFT芯片设计218
9．8频率编码器设计219
9．9阈值的选择220
9．10单比特接收机的初步性能222
9．11可行的改进方法223
9．12芯片设计224
参考文献225
第10章频率信道化及后续处理226
10．1引言226
10．2滤波器组226
10．3FFT运算中的输入数据重叠228
10．4FFT运算的输出数据速率230
10．5抽取和内插231
10．6抽取和内插对DFT的影响233
10．7滤波器组的设计方法235
10．8频域抽取235
10．9利用加权函数展宽输出滤波器的频率响应特性238
10．10利用多相滤波器实现信道化240
10．11信道化之后的处理243
10．12信道化方法的基本考虑243
10．13滤波器频率响应特性的选择244
10．14后接相位比较器的模拟滤波器247
10．15后接相位比较器的单比特接收机249
10．16后接相位比较器的数字滤波器250
10．17后接相位比较器的模拟滤波器251
10．18数字滤波器后接单比特接收机时的考虑事项255
10．19倍增输出采样速率255
10．20后接单比特接收机的数字滤波器257
10．21后接单比特接收机和相位比较器的数字滤波器组258
10．22后接另一个FFT的数字滤波器组258
参考文献259
第11章高分辨率谱估计260
11．1引言260
11．2自回归法260
11．3Yule-Walker方程262
11．4Levinson-Durbin迭代算法264
11．5输入数据处理266
11．5．1协方差法267
11．5．2自相关法267
11．6后向预测和修正协方差法268
11．7Burg法270
11．8阶数的选择272
11．9Prony法273
11．10使用最小二乘方法的Prony法276
11．11特征向量和特征值277
11．12MUSIC法279
11．13ESPRIT法281
11．14最小范数法283
11．15使用离散傅里叶变换的最小范数法285
11．16自适应谱估计286
参考文献290
第12章BPSK信号的检测300
12．1引言300
12．2巴克码的基本性质300
12．3射频与码元长度同步的BPSK信号生成301
12．411位和13位巴克码在频域中的比较303
12．5阈值和检测概率305
12．6利用长帧FFT检测BPSK信号306
12．7利用特征值区分BPSK信号和连续波信号309
12．8利用帧输出辨别连续波和BPSK信号：FFT法和特征值法311
12．9用于相变检测的信号生成314
12．10检测相变的方法316
12．11输入一帧数据的FFT法316
12．12特征值法检测相变及其与FFT法的比较318
12．13使用两帧数据确定相变的特征值法320
12．14定位相变的比相法322
12．15联合使用一帧特征值法和比相法325
12．16在相邻帧内存在两次相变的输入数据325
12．17小结327
参考文献327
第13章调频信号的检测330
13．1引言330
13．2调频信号检测的潜在问题331
13．3比幅法和比相法332
13．3．1比幅法332
13．3．2比相法332
13．4三种测频方法334
13．5幅度辅助比相法338
13．6使用幅相比较法检测线性调频信号341
13．7确定被测信号的调频速率343
13．8检测弱的长信号的四种方法344
13．9幅度求和法与优选幅度求和法的阈值设定345
13．10L|N检测法的阈值347
13．11特征值法的阈值及对阈值的总结350
13．12对所有检测方法的灵敏度研究351
13．13关于灵敏度的小结353
13．14穷举法355
13．15使用特征值法检测线性调频信号356
13．16小结358
参考文献358
第14章模拟-信息转换360
14．1引言360
14．2数据采集360
14．3频率计算362
14．4虚警概率和检测概率363
14．5测量频率的准确度365
14．6幅度测量367
14．7双信号频率测量的研究369
14．8检测双信号的两帧法371
14．9无噪声时双信号幅度不同的情况373
14．10两帧法的阈值生成问题375
14．11两帧法中二次检测的灵敏度与误检376
14．12根据第一个信号获取第二个阈值378
14．13检测第二个信号的灵敏度与瞬时动态范围380
14．14小结381
参考文献382
第15章到达角的测量383
15．1引言383
15．2排队接收机384
15．3来自线阵天线的数字化数据385
15．4圆形天线阵列的输出386
15．5二元相控阵天线388
15．6使用过零法测量到达角390
15．7多天线到达角测量系统的相位检测391
15．8空域的傅里叶变换391
15．9二维傅里叶变换394
15．10频率分选后的到达角测量396
15．11最小天线间隔397
15．12孙子定理398
15．13孙子定理在到达角测量中的应用399
15．14关于孙子定理的几点思考401
15．15数字到达角测量系统的硬件考虑401
参考文献403
第16章时间反转技术研究404
16．1目的404
16．2在到达角测量中的应用404
16．3冲激响应的测量405
16．4线性调频信号产生的冲激响应的质量407
16．5输入数据长度的影响407
16．6输入调频信号对冲激响应的影响408
16．7从输出信号恢复输入信号410
16．8恢复信号的结果410
16．9分数时延413
16．10相位调整414
16．11引入相位角的另一种方法414
16．12将延迟从输入信号转换至本振信号416
16．13从一组输入测量值产生输入数据417
16．14小结417
参考文献418
第17章多帧长FFT电子战接收机419
17．1引言419
17．2电子战接收机示意图419
17．3编码器说明420
17．4脉冲描述字合并器421
17．4．1脉冲描述字关联422
17．4．2脉冲描述字合并422
17．5仿真结果与讨论425
17．6小结429
参考文献429
第18章接收机测试430
18．1引言430
18．2接收机测试的类型430
18．3实验室接收机测试的预备知识432
18．4接收机的软件仿真测试433
18．5实验室测试配置434
18．6暗室测试配置436
18．7初步测试436
18．8单信号频率测试437
18．8．1频率准确度测试437
18．8．2频率精度测试437
18．9虚警测试438
18．10灵敏度与单信号动态范围439
18．11脉幅和脉宽的测量440
18．12到达角准确度测试441
18．13到达时间测试441
18．14保护时间、吞吐率和等待时间测试442
18．15双信号频率分辨率测试442
18．16双信号无寄生动态范围测试443
18．17瞬时动态范围测试444
18．18暗室测试444
18．19到达角分辨率测试445
18．20仿真测试445
18．21外场测试446
参考文献447