相對于傳統(tǒng)的超外差接收機(jī),低中頻接收機(jī)的一個優(yōu)點就是采用I/Q下變頻替代固定的鏡像抑制濾波器來實現(xiàn)對鏡像信號的抑制,因而具有集成度高、靈活性強(qiáng)和成本低的優(yōu)點。然而,I/Q不平衡會導(dǎo)致低中頻接收機(jī)對鏡像信號抑制不充分,一般需要采用額外的數(shù)字信號處理技術(shù)來提高鏡像抑制能力。文章提出了一種利用理想的中頻信號的圓卷積特性,基于廣義線性估計技術(shù)盲補(bǔ)償I/Q不平衡的方法。理論分析和仿真結(jié)果表明這種方法能夠有效地實現(xiàn)I/Q不平衡的補(bǔ)償。 

【文章來源】：雷達(dá)科學(xué)與技術(shù). 2015,13(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖１采用Ｉ／Ｑ下變頻低中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)

基帶信號ｒ（ｔ），其中第一次下變頻（ｆＬＯ）在模擬域?qū)崿F(xiàn)，第二次下變頻（ｆＩＦ）在數(shù)字域?qū)崿F(xiàn)。模擬下變頻之前的射頻信號ｒＲＦ（ｔ）可以表示為ｒＲＦ（ｔ）＝ｚ（ｔ）ｅ＋ｊ２πｆＬＯｔ＋ｚ＊（ｔ）ｅ－ｊ２πｆＬＯｔ（１）式中，（·）＊表示復(fù)數(shù)共軛。模擬下變頻之前的任何干擾，如來自天線和通道的噪聲等，均包含在射頻信號ｒＲＦ（ｔ）中。理想的中頻信號ｚ（ｔ）由有用信號和潛在的鏡像信號組成，相應(yīng)的頻譜如圖２所示。圖１采用Ｉ／Ｑ下變頻低中頻接收機(jī)結(jié)構(gòu)圖２射頻信號和中頻信號的頻譜盡管Ｉ、Ｑ兩路所有的器件如混頻器、低通濾波器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器等均會導(dǎo)致Ｉ／Ｑ不平衡，但是可以將整個模擬前端的不平衡度等效為一個不平衡的本振信號：ｘＬＯ（ｔ）＝ｃｏｓ（２πｆＬＯｔ）－ｊｇｓｉｎ（２πｆＬＯｔ＋?）（２）式中，ｇ表示幅度不平衡，?表示相位不平衡。根據(jù)文獻(xiàn)［４］，式（２）可以改寫為ｘＬＯ（ｔ）＝Ｋ１ｅ＋ｊ２πｆＬＯｔ＋Ｋ２ｅ－ｊ２πｆＬＯｔ（３）其中不平衡參數(shù)Ｋ１和Ｋ２分別為Ｋ１＝１＋ｇｅ－ｊ?２，Ｋ２＝１－ｇｅｊ?２（４）射頻信號ｒＲＦ（ｔ）經(jīng)過混頻器和低通濾波器后得到不平衡中頻信號ｒＩＦ（ｔ）：ｒＩＦ（ｔ）＝Ｋ１ｚ（ｔ）＋Ｋ２ｚ＊（ｔ）（５）顯然，除了理想的中頻信號ｚ（ｔ）外，不平衡中頻信號ｒＩＦ（ｔ）還包含了部分

像信號設(shè)置為頻率為－１０ＭＨｚ，且功率與有用信號相等的高斯脈沖信號。在計算不平衡中頻信號的自相關(guān)函數(shù)和互補(bǔ)自相關(guān)函數(shù)時，將統(tǒng)計平均等效為時間平均。接收機(jī)實際工作時，往往受到噪聲的影響，因此噪聲因素也應(yīng)予以考慮。在無噪聲的情況下，ｇ＝１．１，?＝１０°時，不平衡中頻信號經(jīng)過簡化補(bǔ)償算法和最優(yōu)補(bǔ)償算法補(bǔ)償后的頻譜如圖４所示。從圖４可以看出，補(bǔ)償之前不平衡中頻信號頻譜中有用信號和鏡像信號在頻率±１０ＭＨｚ上相互混合在一起，而經(jīng)過簡化補(bǔ)償和最優(yōu)補(bǔ)償之后，有用信號和鏡像信號在頻率±１０ＭＨｚ上不再混合，或者相互混合很校（ａ）不平衡中頻信號頻譜（ｂ）簡化補(bǔ)償之后中頻頻譜（ｃ）最優(yōu)補(bǔ)償之后中頻頻譜圖４補(bǔ)償前后頻譜圖簡化補(bǔ)償和最優(yōu)補(bǔ)償之后ＩＲＲ隨幅度和相位不平衡變化的關(guān)系分別如圖５和圖６所示，并相應(yīng)地考慮了有噪聲情況（ＳＮＲ＝２５ｄＢ）和無噪聲情況。圖５是相位不平衡?＝６°，幅度不平衡ｇ從０．９變化到１．１時，簡化補(bǔ)償和最優(yōu)補(bǔ)償之后ＩＲＲ的變化情況。圖６幅度不平衡ｇ＝１．０５，相位不平衡?從－１０°變化到１０°時，簡化補(bǔ)償和最優(yōu)補(bǔ)償之后ＩＲＲ的變化情況。不管是圖５還是圖６，可以看出在沒有噪聲的情況下，簡化補(bǔ)償之后ＩＲＲ曲線與３倍模擬前端鏡像抑制比曲線基本重合，最優(yōu)補(bǔ)償之后ＩＲＲ達(dá)到驚人的１４０ｄＢ，這與理論分析基本一致。而在有噪聲情況下，簡化補(bǔ)償和最優(yōu)補(bǔ)償之后ＩＲＲ均為６０ｄＢ左右，由此可知廣義線性估計技術(shù)補(bǔ)償Ｉ／Ｑ不平衡時對噪聲比較敏感。因而如果要使用廣義線性估計技術(shù)補(bǔ)償

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于拼接采樣技術(shù)的寬帶數(shù)字接收機(jī)[J]. 向海生,馬利祥,王冰.  雷達(dá)科學(xué)與技術(shù). 2014(04)
[2]直接數(shù)字合成技術(shù)在雷達(dá)接收機(jī)中的應(yīng)用[J]. 李浩,向仁強(qiáng),楊丹峰,何俊偉.  雷達(dá)科學(xué)與技術(shù). 2011(06)



本文編號：2972314