课稿第三讲信号接收处理

信号检测与参数估计

signaldetectionandparameterestimation河海大学计算机与信息学院蒋德富电话mail:surfer_jiangdf0801@163.com1整理课件本章要点：信号接收的处理过程接收机的有关参数混频和滤波第三章信号接收和匹配滤波Chapter2signalreceptionandmatchedfiltering

2整理课件1信号接收的处理过程

信号收集低噪声放大频率变换滤波放大数字化信号处理参数显示3整理课件

信号收集A/D采样、数字正交下变频定向天线限幅+低噪声放大保护放大器,放大小信号,混频滤波放大频率变换到适合数字化的频率，滤除组合干扰频率、带外噪声,放大信号与A/D动态匹配,正交解调、数字化信号处理信号有无、参数提取1信号接收的处理过程4整理课件

（1）通信接收机（2）雷达接收机频率（frequency）,调制类型（typesofModulation）信号带宽（incomingsignalbandwidth）已知，

接收机设计相对简单(receivercanbedesignedveryefficiently)（3）截获（intercept）接收机(orEW

receiver),输入信号的信息未知,而且信号的设计专门为了防止被电子站接收机截获。2信号接收机的种类5整理课件

雷达、通信接收机:Limiter+LNAMixerfrequencysynthesizerIFamp.filterIandQdemodulatorA/Dsignalprocessor设备组成:限幅器（雷达）、低噪声放大、混频、滤波、中频放大（增益控制）、A/D采样、数字正交下变频、数字信号处理。2信号接收机的种类6整理课件

电子站接收机：设备组成：低噪声放大、混频、滤波、中频放大（增益控制）、A/D采样、信号处理。2信号接收机的种类7整理课件

雷达、通信接收机：输入信号频率（frequency）,调制方式（modulation）、带宽（bandwidth）已知。电子站接收机（EW

receiver），输入信号的信息未知,而且输入信号专门设计为了防止被截获。通信接收机：

恢复发射的信息。雷达接收机：信号的检测、信号到达时间估计、多普勒频率估计、幅度估计、

方向估计。电子站接收机:信号特征分析,给出每个被截获的雷达脉冲的频率、到达方向、脉冲宽度、脉冲幅度、和时间3不同接收机的差别8整理课件

4截获接收机的输入调频脉冲信号（frequencymodulated(FM)pulsedsignals）调相脉冲信号（pulsedbiphaseshiftkeying(BPSK),andpolyphasecodedsignals）调频连续波信号FMCWRF频率：from2GHzto100GHz,butthemostpopularfrequencyrangeisfrom2to18GHz.频率捷变（frequencyagility)脉冲宽度：maybebetweentensofnanosecondsandhundredsofmicroseconds.脉冲重复频率（pulserepetitionfrequency）(PRF),isanimportantparameterofpulsedradarsignals。9整理课件

单一信号（SingleSignal）（1）灵敏度（Sensitivity）:Thisisthelowestsignalpowerthatcanbeproperlydetectedandencodedbythereceiver.（2）动态范围（

Dynamicrange):Thisistheratioofpowerofthestrongestsignalthatthereceivercanproperlydetectwithoutgeneratingspuriousresponsestothesignalatsensitivitylevel.

射频动态范围

中频动态范围5接收机的主要参数10整理课件

（3）噪声系数（noisefigue)NF=(Si/Ni)/(So/No)=(Si/So)×(No/Ni)NF(dB)=10log10(Si/Ni)/(So/No)5接收机的主要参数网络或放大器网络或放大器11整理课件

绝对噪声温度（T0=290°)噪声功率谱密度：网络或放大器G,ΔN,BNF=1/G*(kToBG+ΔN)/kToB)=1+ΔN/(kToBG)K=1.38×10-23W-s/KTo=290KB-Hz5接收机的主要参数网络或放大器G,ΔN,B12整理课件

级联网络的噪声系数:网络1G1,ΔN1网络2G2,ΔN2…网络NGN,ΔNN5接收机的主要参数13整理课件

有效噪声温度:ΔN=kTeBGNF=1+Te/T0Te=(NF-1)T0网络或放大器G,ΔN,B5接收机的主要参数14整理课件

级联网络的有效噪声温度:网络1G1,ΔN1网络2G2,ΔN2…网络NGN,ΔNNTe=T1+T2/G1+…+TN/G1G2…GN-1NF=NF1+(NF2-1)/G1+….5接收机的主要参数15整理课件

接收系统的噪声温度和噪声功率:Ts=Ta+TrTs=NFsT0N=NFs*kT0B接收机5接收机的主要参数16整理课件

无源衰减传输线的噪声系数:NF=Nout/(kT0BG)=kT0B/(kT0BG)=Lr传输线5接收机的主要参数17整理课件

（4）增益（gain):输出信号功率与输入信号功率的比

总增益=射频+中频（5）带宽:

射频、中频（6）脉冲幅度分辨率（Pulseamplitudedataresolution）:Thisisthefinestincrementinmeasuredamplitudedata.A/D分辨率5接收机的主要参数18整理课件

2个信号存在时：（7）无杂散动态范围（Spuriousfreedynamicrange）:Thisisthepowerratioofthestrongestsignal(oneoftwoequalamplitudesignals)thatthereceivercanproperlyencodewithoutgeneratingdetectablethird-orderintermodulationtothepoweratthesensitivitylevel.Whentwostrongsignalsatfrequenciesf1

and

f2

arriveatthereceiver,third-orderintermodwillbegenerated.Thethirdorderintermodisoftenmeasuredwiththetwoinputsignalskeptatthesameamplitude.Thethird-orderintermodoccursatfrequencies2f1

–f2and2f2

–f1（8）瞬时动态范围（Instantaneousdynamicrange）:Thisisthepowerratioofthemaximumandminimumsimultaneouslyreceivedpulsesthatcanbeproperlyencodedbythereceiver.5接收机的主要参数19整理课件

频率变换的理由雷达信号频率:2to18GHz雷达接收机的中频带宽与信号带宽匹配电子站接收机的信号频率:覆盖2to18GHz

瞬时带宽(instantaneousbandwidth)0.5to4GHz限制因素:硬件数字信号处理速度6下边频和滤波20整理课件

6下边频和滤波解决方法:下变频(downfrequencyconvertion)信道化雷达、通讯信号频率已知，下变频匹配滤波放大，再数字化（A/D),中频带宽与信号带宽匹配。

电子战接收机中频瞬时带宽大致在1GHz,输入信号频率分成多个并行的通道（parallelchannels），叫做信道化（channelization)，每个通道的频率变换到与中频接收机的输入频率范围匹配。21整理课件

6下边频和滤波信道化接收机中频带宽的选择：

a.ADC的输入频率范围受限；b.动态范围随输入频率的提高而降低；选择方法：a.相对窄的输入信号带宽，带宽在倍频程以下，这种方法可以通过高性能的ADC实现。b.相对宽的输入信号带宽，带宽在倍频程以上,输入信号频率低到接近直流。Anoctaveofbandwidthmeansthatthehighendofthe

bandwidthistwicethe

frequencyasatthelowendofthebandwidth22整理课件

RFnetworkmixerfilter+amplifiermixerNFIFGm混频器不同于放大器，也不同于无源衰减传输线，既有衰减又产生噪声。NF=NFm+NIF-1/GmGm=1/LcNF(2)混频器噪声系数6下边频和滤波23整理课件

6下边频和滤波(3)信号和噪声的频率变换数学描述a.信号的变换24整理课件

7中频信号的包络和相位25整理课件

多普勒频率8中频信号的频率26整理课件

9噪声的包络和相位

(1).噪声的包络和相位表示：27整理课件

联合分布：9噪声的包络和相位28整理课件

包络分布：

相位分布：9噪声的包络和相位29整理课件

9信号+噪声的分布信号+噪声的数学表示:30整理课件

9信号+噪声的分布信号和噪声同时存在时,I/Q通道信号+噪声的分布:μx,μy

为高斯分布的均值:31整理课件

9信号+噪声的分布I0(z)是零阶修正贝塞儿函数,当z很大时:Riciandistribution.32整理课件

10检测概率和虚警率33整理课件研