宽带数字接收机 (2010 年度畅销榜NO.3671 )

本书分为16章，第1章为引言，第2章简要介绍EW方面的知识。对于宽带接收机设计者感兴趣的傅里叶变换、离散傅里叶变换以及某些与之相关的课题在第3、4和5章中介绍。第6章到第8章主要讨论接收机硬件技术，包括ADC及其对接收机性能的影响、以ADC为输出的接收机前端设计和同相正交变换器设计。第9章讨论虚警概率和检测概率。第10章介绍用于频率测量的相位测量法和过零点测量法。第11章到第14章讨论与接收机设计密切相关的各种方法，包括频率信道化技术、EW接收机的简单设计方法、在信道化后如何进行信号处理的可能方法、有关高频率分辨率技术的讨论等。第15章介绍了到达角测量(测向)技术。最后，在第16章讨论EW接收机的评估测试。\r\n
\r\n

第1章 引言 \r\n\r\n 1.1 宽带系统 \r\n\r\n 1.2 数字方法 \r\n\r\n 1.3 EW接收机研发中遇到的主要问题 \r\n\r\n 1.4 本书的内容安排 \r\n\r\n 1.5 特别说明 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第2章 电子战接收机的需求与特性 \r\n\r\n 2.1 引言 \r\n\r\n 2.2 电子战简介 \r\n\r\n 2.3 侦察接收机和通信接收机之间的区别 \r\n\r\n 2.4 EW接收机面临的信号环境 \r\n\r\n 2.5 对EW接收机的要求 \r\n\r\n 2.6 EW接收机所测量的参数 \r\n\r\n 2.7 频率信息 \r\n\r\n 2.8 AOA信息 \r\n\r\n 2.9 EW接收机的输出 \r\n\r\n 2.10 模拟EW接收机概述 \r\n\r\n 2.11 瞬时频率测量（IFM）接收机 \r\n\r\n 2.12 信道化接收机 \r\n\r\n 2.13 布莱格接收机 \r\n\r\n 2.14 压缩（微扫）接收机 \r\n\r\n 2.15 数字接收机 \r\n\r\n 2.16 EW接收机的特性和性能 \r\n\r\n 2.16.1 单信号 \r\n\r\n 2.16.2 两个同时到达信号 \r\n\r\n 2.17 EW接收机的发展趋势 \r\n\r\n 2.17.1 需解决的理论问题 \r\n\r\n 2.17.2 队列（Queuing）接收机 \r\n\r\n 2.17.3 用于AOA测量的压缩接收机 \r\n\r\n 2.17.4 信道化IFM接收机 \r\n\r\n 2.17.5 数字化EW接收机 \r\n\r\n 2.18 电子战处理机 \r\n\r\n 2.18.1 去参差 \r\n\r\n 2.18.2 PRI产生 \r\n\r\n 2.18.3 雷达识别 \r\n\r\n 2.18.4 跟踪 \r\n\r\n 2.18.5 重访问 \r\n\r\n 2.19 EW接收机设计目标 \r\n\r\n 2.20 总结 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第3章 傅里叶变换和卷积 \r\n\r\n 3.1 引言 \r\n\r\n 3.2 傅里叶变换 \r\n\r\n 3.3 冲击函数 \r\n\r\n 3.4 傅里叶变换的性质 \r\n\r\n 3.4.1 线性性质 \r\n\r\n 3.4.2 奇偶函数 \r\n\r\n 3.4.3 对偶性 \r\n\r\n 3.4.4 尺度特性 \r\n\r\n 3.4.5 时移特性 \r\n\r\n 3.4.6 频移特性 \r\n\r\n 3.4.7 导数特性 \r\n\r\n 3.4.8 积分特性 \r\n\r\n 3.5 傅里叶级数 \r\n\r\n 3.6 梳状函数 \r\n\r\n 3.7 卷积 \r\n\r\n 3.8 帕萨瓦尔（Parseval）定理 \r\n\r\n 3.9 举例 \r\n\r\n 3.10 总结 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第4章 离散傅里叶变换 \r\n\r\n 4.1 引言 \r\n\r\n 4.2 信号的数字化 \r\n\r\n 4.3 离散傅里叶变换（DFT）的图形描述 \r\n\r\n 4.4 离散傅里叶变换解析法 \r\n\r\n 4.5 离散傅里叶变换的性质 \r\n\r\n 4.5.1 频域带宽限制 \r\n\r\n 4.5.2 非匹配的时间间隔 \r\n\r\n 4.5.3 对实数据的混叠效应 \r\n\r\n 4.6 窗函数 \r\n\r\n 4.6.1 矩形窗 \r\n\r\n 4.6.2 高斯窗 \r\n\r\n 4.6.3 按a阶滚降的余弦窗 \r\n\r\n 4.6.4 广义汉明（Hamming）窗 \r\n\r\n 4.7 快速傅里叶变换（FFT） \r\n\r\n 4.8 在接收机中使用DFT比使用FFT可能具有的优越性 \r\n\r\n 4.8.1 初始数据累积 \r\n\r\n 4.8.2 滑动DFT \r\n\r\n 4.9 周期图 \r\n\r\n 4.10 平均周期图 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第5章 与傅里叶变换相关的运算 \r\n\r\n 5.1 引言 \r\n\r\n 5.2 补零技术 \r\n\r\n 5.3 周期和线性卷积 \r\n\r\n 5.4 矩形窗的峰值位置估计 \r\n\r\n 5.5 汉宁窗的峰值估计 \r\n\r\n 5.6 通过迭代运算的峰值估计 \r\n\r\n 5.7 基于快速傅里叶变换的实际频率确定 \r\n\r\n 5.8 用复数FFT计算实输入 \r\n\r\n 5.9 自相关 \r\n\r\n 5.10 自相关（Blackman-Tukey）谱估计 \r\n\r\n 5.11 FFT在基于自相关函数的谱估计中的应用 \r\n\r\n 5.12 欠奈奎斯特采样的基本概念 \r\n\r\n 5.13 欠奈奎斯特采样系统中的相位关系 \r\n\r\n 5.14 欠奈奎斯特采样结构存在的问题和解决方法 \r\n\r\n 5.15 通过抽取的离散傅里叶变换 \r\n\r\n 5.16 抽取法在EW接收机中的应用 \r\n\r\n 5.17 简化的抽取方法 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第6章 模-数变换器 \r\n\r\n 6.1 引言 \r\n\r\n 6.2 通过折叠技术的ADC \r\n\r\n 6.3 通过Σ-Δ调制的ADC \r\n\r\n 6.4 基本的采样保持电路 \r\n\r\n 6.5 基本的ADC性能和输入带宽 \r\n\r\n 6.6 ADC的最大和最小输入信号 \r\n\r\n 6.7 理想ADC的量化噪声 \r\n\r\n 6.8 由处理带宽和抖动效应决定的噪声电平 \r\n\r\n 6.9 虚假响应 \r\n\r\n 6.10 虚假幅度的分析 \r\n\r\n 6.11 关于虚假幅度的进一步讨论 \r\n\r\n 6.12 ADC噪声的影响 \r\n\r\n 6.13 采样窗口抖动的影响 \r\n\r\n 6.14 ADC的直方图测试 \r\n\r\n 6.15 ADC的正弦波曲线拟合测试 \r\n\r\n 6.16 通过FFT运算测试ADC \r\n\r\n 6.17 ADC的要求 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第7章 放大器和模-数变换器的接口 \r\n\r\n 7.1 引言 \r\n\r\n 7.2 关键元器件的选择 \r\n\r\n 7.3 符号 \r\n\r\n 7.4 模拟接收机和数字接收机的灵敏度比较 \r\n\r\n 7.5 噪声系数和三阶截点 \r\n\r\n 7.6 级联放大器特性 \r\n\r\n 7.7 模-数变换器 \r\n\r\n 7.8 放大器和模-数变换器组合的噪声系数 \r\n\r\n 7.9 放大器和模-数变换器的接口 \r\n\r\n 7.10 M和M￠的意义 \r\n\r\n 7.11 计算机程序及运行结果 \r\n\r\n 7.12 设计举例 \r\n\r\n 7.13 实验结果 \r\n\r\n 7.13.1 噪声系数测量 \r\n\r\n 7.13.2 动态范围测量 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第8章 下变频器 \r\n\r\n 8.1 引言 \r\n\r\n 8.2 基带接收机的频率选择 \r\n\r\n 8.3 频率变换 \r\n\r\n 8.4 同相(I)和正交(Q)信道变换 \r\n\r\n 8.5 I信道与Q信道之间的不平衡性 \r\n\r\n 8.6 模拟I-Q下变频器 \r\n\r\n 8.7 用数字方法产生I-Q信道 \r\n\r\n 8.8 希尔伯特变换 \r\n\r\n 8.9 离散希尔伯特变换 \r\n\r\n 8.10 离散希尔伯特变换举例 \r\n\r\n 8.11 采用特殊采样方案的窄带I-Q信道 \r\n\r\n 8.12 采用特殊采样方案的宽带I-Q信道 \r\n\r\n 8.13 用于宽带数字化I-Q信道的滤波器硬件设计 \r\n\r\n 8.14 I-Q信道不平衡性的数字校正 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第9章 灵敏度与信号检测 \r\n\r\n 9.1 引言 \r\n\r\n 9.2 电子战接收机的检测方法 \r\n\r\n 9.3 数字EW接收机潜在的检测优点 \r\n\r\n 9.3.1 频域检测 \r\n\r\n 9.3.2 时域检测 \r\n\r\n 9.4 一个数据样本的虚警时间和虚警概率 \r\n\r\n 9.5 对一个数据样本设定门限 \r\n\r\n 9.6 单样本检测的检测概率 \r\n\r\n 9.7 基于多个数据样本点的检测 \r\n\r\n 9.8 多样本检测方案（表决法） \r\n\r\n 9.9 概率密度函数和特征函数 \r\n\r\n 9.10 用平方律检测器对样本求和的概率密度函数 \r\n\r\n 9.11 基于取总和的多样本检测 \r\n\r\n 9.12 单样本检测的例子 \r\n\r\n 9.13 多样本（表决法）检测的一个例子 \r\n\r\n 9.14 门限电平的选择 \r\n\r\n 9.15 优化门限选择 \r\n\r\n 9.16 一个N样本检测的例子（总和法） \r\n\r\n 9.17 频域检测入门 \r\n\r\n 9.18 建议的频域检测方法 \r\n\r\n 9.19 频域中的虚警概率 \r\n\r\n 9.20 频域检测中的输入信号情况 \r\n\r\n 9.21 频域检测概率 \r\n\r\n 9.22 频域检测的例子 \r\n\r\n 9.23 频域检测注释 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第10章 相位测量和过零检测法 \r\n\r\n 10.1 引言 \r\n\r\n 10.2 数字相位测量 \r\n\r\n 10.3 角频率和量化电平 \r\n\r\n 10.4 相位测量法和FFT结果的比较 \r\n\r\n 10.5 相位测量方案的应用 \r\n\r\n 10.6 同时存在两个信号的情况分析 \r\n\r\n 10.7 两个信号的频率测量 \r\n\r\n 10.8 用过零检测法测量单频信号 \r\n\r\n 10.9 单信号过零检测中的性能恶化与校正 \r\n\r\n 10.10 简化的单信号过零计算 \r\n\r\n 10.11 单频过零法的实验结果 \r\n\r\n 10.12 在相参多普勒雷达频率测量中的应用 \r\n\r\n 10.13 用于普通测频中的过零检测 \r\n\r\n 10.14 过零检测谱分析的基本定义 \r\n\r\n 10.15 产生实数过零点 \r\n\r\n 10.16 计算过零检测谱分析的系数 \r\n\r\n 10.17 实现过零检测谱分析法可能的结构 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第11章 频域信道化 \r\n\r\n 11.1 引言 \r\n\r\n 11.2 滤波器组 \r\n\r\n 11.3 FFT运算和卷积运算 \r\n\r\n 11.4 FFT运算中的输入数据重叠 \r\n\r\n 11.5 FFT运算的数据输出速率 \r\n\r\n 11.6 抽取和内插 \r\n\r\n 11.7 抽取和内插对离散傅里叶变换的影响 \r\n\r\n 11.8 滤波器组设计方法 \r\n\r\n 11.9 频域抽取 \r\n\r\n 11.10 由抽取FFT得到的滤波器特性 \r\n\r\n 11.11 用加权函数展宽输出滤波器 \r\n\r\n 11.12 改变输出采样速率 \r\n\r\n 11.13 用多相滤波器信道化 \r\n\r\n 11.14 多相滤波器运算 \r\n\r\n 11.15 滤波器设计 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第12章 单比特接收机 \r\n\r\n 12.1 引言 \r\n\r\n 12.2 单比特接收机的原始概念 \r\n\r\n 12.3 单比特接收机思想 \r\n\r\n 12.4 设计准则 \r\n\r\n 12.5 接收机的组成 \r\n\r\n 12.6 射频通道, ADC和多路输出选择器 \r\n\r\n 12.7 基本FFT芯片的设计 \r\n\r\n 12.8 频率编码器的设计 \r\n\r\n 12.9 门限的选择 \r\n\r\n 12.10 单比特接收机的基本性能 \r\n\r\n 12.11 改进措施 \r\n\r\n 12.12 芯片的设计 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第13章 频率信道化后的处理方法 \r\n\r\n 13.1 引言 \r\n\r\n 13.2 数字化途径的基本考虑 \r\n\r\n 13.3 滤波器形状的选择 \r\n\r\n 13.4 模拟滤波器组后接相位比较器 \r\n\r\n 13.5 单比特接收机后接相位比较器 \r\n\r\n 13.6 数字滤波器后接相位比较器 \r\n\r\n 13.7 模拟滤波器后接单比特接收机 \r\n\r\n 13.8 数字滤波器后接单比特接收机的情况 \r\n\r\n 13.9 通过2倍内插来增加输出数据采样速率 \r\n\r\n 13.10 数字滤波器后接单比特接收机 \r\n\r\n 13.11 数字滤波器组后接单比特接收机和相位比较器 \r\n\r\n 13.12 数字滤波器组后接另一FFT \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第14章 高分辨率谱估计 \r\n\r\n 14.1 引言 \r\n\r\n 14.2 自回归（AR）方法 \r\n\r\n 14.3 YULE-WALKER方程 \r\n\r\n 14.4 LEVINSON-DURBIN迭代算法 \r\n\r\n 14.5 输入数据处理 \r\n\r\n 14.5.1 协方差法 \r\n\r\n 14.5.2 自相关方法 \r\n\r\n 14.6 后向预测和改进的协方差法 \r\n\r\n 14.7 BURG法 \r\n\r\n 14.8 阶的选择 \r\n\r\n 14.9 PRONY方法 \r\n\r\n 14.10 使用最小二乘途径的Prony法 \r\n\r\n 14.11 特征向量和特征值 \r\n\r\n 14.12 MUSIC方法 \r\n\r\n 14.13 ESPRIT法 \r\n\r\n 14.14 最小范数法 \r\n\r\n 14.15 用离散傅里叶变换的最小范数法 \r\n\r\n 14.16 自适应谱估计 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第15章 到达角测量 \r\n\r\n 15.1 引言 \r\n\r\n 15.2 队列概念 \r\n\r\n 15.3 来自线性天线阵列的数字化数据 \r\n\r\n 15.4 来自于圆形天线阵列的数据 \r\n\r\n 15.5 二单元相位阵列天线 \r\n\r\n 15.6 用过零法的AOA测量 \r\n\r\n 15.7 多天线元AOA系统中的相位测量 \r\n\r\n 15.8 空域上的傅里叶变换 \r\n\r\n 15.9 二维傅里叶变换 \r\n\r\n 15.10 频率挑选后的AOA测量 \r\n\r\n 15.11 最小天线间距 \r\n\r\n 15.12 中国剩余定理 \r\n\r\n 15.13 中国剩余定理在AOA测量中的应用 \r\n\r\n 15.14 应用剩余定理的实际问题 \r\n\r\n 15.15 数字AOA测量中的硬件问题 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 第16章 接收机测试 \r\n\r\n 16.1 引言 \r\n\r\n 16.2 接收机测试类型 \r\n\r\n 16.3 在实验室中进行接收机测试的预先考虑 \r\n\r\n 16.4 通过软件模拟的接收机测试 \r\n\r\n 16.5 实验室测试装置 \r\n\r\n 16.6 暗室测试装置 \r\n\r\n 16.7 初步测试 \r\n\r\n 16.8 单信号频率测试 \r\n\r\n 16.8.1 频率准确度测试 \r\n\r\n 16.8.2 频率精度测试 \r\n\r\n 16.9 虚警测试 \r\n\r\n 16.10 灵敏度和单信号的动态范围 \r\n\r\n 16.11 脉冲幅度和脉冲宽度测量 \r\n\r\n 16.12 AOA精度测试 \r\n\r\n 16.13 TOA测试 \r\n\r\n 16.14 滞后时间. 吞吐率和反应时间测试 \r\n\r\n 16.15 双信号频率分辨率测试 \r\n\r\n 16.16 双信号无虚假动态范围测试 \r\n\r\n 16.17 瞬时动态范围测试 \r\n\r\n 16.18 暗室测试 \r\n\r\n 16.19 AOA分辨率测试 \r\n\r\n 16.20 模拟器测试 \r\n\r\n 16.21 野外测试 \r\n\r\n 参考文献 \r\n\r\n 索引（Index） \r\n
\r\n

本书主要介绍与宽带接收机设计密切相关的数字信号处理方法. 重点讨论其实用技术而不是其理论. 由于接收机设计的主要目标是准实时地处理输入数据, 所以这些处理方法的计算速度是我们最为关心的问题.

数字信号处理已经广泛应用于很多技术领域. 以前的电子战（EW）接收机主要是在晶体检测器之后采用数字信号处理, 而模-数变换器（ADC）技术的发展开创了接收机设计的新纪元. ADC取代晶体检测器, 这使以前采用检测后处理方法所丢失的有用信息得以保留下来.

电子战的要求和通信的要求往往不同, EW接收机需要非常宽的带宽, 而通信接收机的带宽相对较窄. 然而, 最近几年来, 这两个领域的技术要求已经变得越来越一致了, 在这两大类型的系统中, 最重要的要求都是要有宽的输入带宽覆盖范围和大的动态范围. 所以, 以前只在EW接收机中考虑的许多技术现在对于通信系统也是实用的.

本书分为16章, 第1章为引言, 第2章和第16章讨论与电子战相关的问题, 其中第2章简要介绍EW方面的知识, 第16章讨论EW接收机的评估测试. 宽带接收机设计者尤其感兴趣的傅里叶变换. 离散傅里叶变换以及与之相关的课题在第3, 4和5章中介绍. 第6章到第8章主要讨论接收机硬件技术, 其中第6章研究ADC及其对接收机性能的影响, 第7章介绍以ADC为输出的接收机前端的设计, 第8章讨论同相正交变换器的设计. 虚警概率和检测概率在第9章进行讨论. 第10章介绍用于频率测量的相位测量法和过零点测量法. 第11章到第14章讨论与接收机设计密切相关的各种方法, 其中第11章介绍频率信道化技术, 第12章介绍EW接收机的简单设计方法, 第13章则主要讨论在信道化后进行信号处理的方法, 有关高频率分辨率技术的讨论包含在第14章中. 最后, 第15章介绍了到达角测量（测向）技术.

本书的读者对象为高等院校电子工程类专业高年级学生, 也可供从事电子战和通信领域工作的研究人员阅读. 为了更容易地理解这些内容, 书中给出了许多例子, 另外还包括了很多计算机程序, 这有助于读者进一步搞清楚书中的概念.

我就本书与莱特国立大学的William McCormick博士, Arnab Shaw博士以及空军实验室的Richard Sanderson博士进行了很多有意义的讨论, 在些深表感激. 特别感谢两位工程师：空军研究室的David Sharpin先生和系统研究实验室的Timothy Fields先生, 他们给本书提供了技术方面的探讨. 空军研究室的Rudy Shan先生, Anthony White先生, Emil Martinsek先生, William Moore先生和Paul Hadorn博士给了我很大鼓励. 我还要感谢我的同事们：空军实验室的Robert Davis先生, Joseph Caschera先生, Debbie Ables小姐, N.Cholas Pequignot先生, James Hedgt先生, Daniel Zahirniak上尉, Jason Shtrax少尉, Daniel Richards上尉, Ed Culppper先生, 以及系统研究室的James McCartney先生, Jerry Bash先生, Marlz Thompson先生, Jeff Wagenbalh先生.

最后, 很重要的, 我想感谢我的夫人Susan, 她对我花大量时间在这本书上, 给予了支持与理解.



James Tsui