信道化接收机
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2025-08-25
纯信道化接收机
它就像派出了成千上万个耳朵,每个耳朵只专心听一个非常窄的频道,所有耳朵一起工作,就能瞬间听清整个交响乐团所有乐器的声音,一个不落。
基本原理
侦察频段[f1,f2]进行n次分路(i=1,2⋯),每一分路每次分频的路数为mi,第i次分路第j次分频的本振频率为fLi,j;第i次变频后的中放中心频率为fIi,中放带宽为△fri。
fI0=2f1+f2
△fr0=f2−f1
fIi>2△fr(i−1)
△fri=mi△fr(i−1)
每级中放的带宽是前一级带宽的mi1,中放的中心频率要大于整个前一级的0.5倍频率差。
整个系统的带宽等于最后一路的带宽=∏mif2−f1
特点
全局性:一次性处理整个目标频段,输出所有信道。
高分辨率:信道间隔可以做得非常小,频率分辨率高。
无盲区:各信道完美邻接,覆盖整个频段,无频谱遗漏。
并行输出:所有信道结果同时计算和输出。
结构固定:信道数目、带宽和位置在设计时就已固定
优点
实时性好:能够实时、无遗漏地监测整个宽频带内的所有信号,非常适合宽带侦察和监测场景。
高灵敏度:由于每个信道都经过高效滤波,带外抑制好,能检测到微弱信号。
无频率盲点:避免了因扫描步进可能错过短时信号的问题。
处理效率高:通过多相结构和FFT的巧妙结合,计算效率远高于用大量独立滤波器并联的实现方式。
缺点
资源消耗大:即使结构高效,但其计算量和硬件资源(如FPGA的逻辑单元、存储器、乘法器)消耗依然非常巨大,尤其是当信道数非常多、带宽非常宽时。
灵活性差:信道划分方案是固定的。如果只对少数几个频点感兴趣,它仍然需要计算所有信道,造成巨大的资源浪费。
实现复杂:算法结构和硬件实现相对复杂。
折叠信道化
特点
适合检测单一信号。
选择性:只针对感兴趣的频点进行处理。
灵活性高:信道中心频率、带宽等参数可以在一定范围内动态配置
优点
资源效率高:计算资源只用于有信号的区域,极大节省了硬件和计算资源。在频谱稀疏(信号少)的场景下优势极其明显。
输出数据量小:每个信道经过降采样,输出速率低,减轻了后端处理(如DSP或CPU)的负担。
易于扩展:需要同时处理的信号增多时,可以增加处理支路(如果资源足够)。
缺点
存在盲区风险:如果感知阶段漏掉了某个短时信号(如低截获概率信号),则该信号会被完全忽略,无法被处理。不适合需要100%截获率的监视场景。
实时性取决于感知:整体性能依赖于前端频谱感知的速度和精度,会引入一定的处理延迟和复杂度。
对突发信号不友好:在感知间隔内出现的信号可能无法被及时调度和处理。