本书旨在研究调制滤波器组技术，探索调制滤波器组优化设计方法在数字接收机中的应用。将数字滤波器组重构技术、频率响应屏蔽技术、快速滤波器组技术等进行有机融合，针对电子侦察、通信领域的数字接收机应用进行具体的系统设计，为数字接收机性能提升提供新思路和解决方案。本书分为7章：第1章对数字接收机进行了整体概述；第2～4章围绕调制滤波器组理论和优化设计方法进行介绍；第5～7 章为调制滤波器组技术在电子侦察、通信、阵列信号处理领域的应用研究。本书兼顾调制滤波器组理论和数字接收机应用，适合高等院校电子信息、通信工程相关专业高年级本科生及研究生使用，也可供相关研究人员、工程技术人员参考使用。

张文旭，男，1980年生，博士后，副教授，博士生导师，国家自然科学基金通信评审专家。主要研究方向包括宽带信号检测、处理与识别、软件无线电技术、卫星导航、宽带数字接收机等。

第1章 数字接收机概述1
1.1 引言1
1.2 数字接收机的发展与应用1
1.2.1 数字接收机在通信领域的应用2
1.2.2 数字接收机在电子战领域的应用3
1.3 数字接收机的基本构架5
1.3.1 射频直接采样结构的数字接收机5
1.3.2 中频采样结构的数字接收机7
1.3.3 零中频采样结构的数字接收机8
1.3.4 窄带数字接收机与宽带数字接收机9
1.4 数字接收机的核心处理器10
1.4.1 高速模/数转换器10
1.4.2 ASIC处理器11
1.4.3 FPGA处理器12
1.5 调制滤波器组技术13
1.5.1 数字正交变换13
1.5.2 多相滤波器组14
1.5.3 重构滤波器组16
1.5.4 快速滤波器组17
1.5.5 频率响应屏蔽方法18
1.6 本章小结20
本章参考文献20
第2章 数字滤波器组理论与设计方法24
2.1 引言24
2.2 数字滤波器组基本理论25
2.2.1 信号采样理论25
2.2.2 信号的抽取与插值27
2.2.3 采样率变换性质29
2.2.4 滤波器组多相分解30
2.3 调制滤波器组技术32
2.3.1 调制滤波器组频带划分方式32
2.3.2 滤波器组与信道化34
2.3.3 临界抽取与非临界抽取35
2.3.4 调制滤波器组混叠与盲区36
2.4 调制滤波器组结构种类及设计方法37
2.4.1 实信号调制滤波器组结构设计38
2.4.2 复信号调制滤波器组结构设计42
2.4.3 实信号无混叠无盲区滤波器组结构设计45
2.4.4 调制滤波器组结构应用与仿真分析47
2.5 基于多相滤波器组的信号完美重构技术49
2.5.1 信号完美重构理论50
2.5.2 信号精确重构条件50
2.5.3 基于多相结构的完美重构滤波器组52
2.5.4 信号完美重构滤波器组结构仿真分析54
2.6 快速滤波器组技术56
2.6.1 快速滤波器组基本结构56
2.6.2 快速滤波器组复杂度分析60
2.6.3 快速滤波器组结构仿真62
2.7 本章小结65
本章参考文献65
第3章 基于频率响应屏蔽的滤波器设计方法67
3.1 引言67
3.2 滤波器组复杂度定义67
3.3 频率响应屏蔽技术68
3.3.1 FRM滤波器基本结构68
3.3.2 内插FRM滤波器70
3.3.3 FRM滤波器改进结构72
3.3.4 二阶FRM滤波器结构73
3.4 窄过渡带FRM滤波器类型74
3.4.1 窄通带窄过渡带FRM滤波器74
3.4.2 宽通带窄过渡带FRM滤波器75
3.4.3 中通带窄过渡带FRM滤波器77
3.5 窄过渡带FRM滤波器仿真77
3.5.1 窄通带窄过渡带FRM滤波器仿真77
3.5.2 宽通带窄过渡带FRM滤波器仿真78
3.5.3 中通带窄过渡带FRM滤波器仿真79
3.6 本章小结80
本章参考文献80
第4章 低复杂度调制滤波器组结构82
4.1 引言82
4.2 基于改进动态旋转因子的滤波器组无乘法器设计方法82
4.2.1 动态旋转因子算法及改进83
4.2.2 传统截位与动态截位84
4.2.3 无乘法器定点IFFT设计与仿真85
4.2.4 基于FPGA的无乘法器定点IFFT实现86
4.3 基于CEM-FRM低复杂度分析滤波器组结构88
4.3.1 基于CEM-FRM技术原理88
4.3.2 基于CEM-FRM低复杂度分析滤波器组结构设计92
4.3.3 基于CEM-FRM低复杂度分析滤波器组结构复杂度分析93
4.3.4 基于CEM-FRM低复杂度分析滤波器组结构仿真95
4.3.5 基于XSG的FRM分析滤波器组实现97
4.4 基于MMF-FRM低复杂度滤波器组结构100
4.4.1 MMF-FRM方法100
4.4.2 MMF-FRM滤波器纹波特性103
4.4.3 基于MMF-FRM的滤波器组结构推导105
4.4.4 基于MMF-FRM的多相分支屏蔽滤波器108
4.4.5 基于MMF-FRM滤波器组结构复杂度分析109
4.4.6 基于MMF-FRM的滤波器组结构仿真分析110
4.5 基于CEM-FRM的动态综合滤波器组结构115
4.5.1 基于CEM-FRM低复杂度综合滤波器组结构设计116
4.5.2 基于CEM-FRM低复杂度综合滤波器组结构复杂度分析119
4.5.3 基于CEM-FRM低复杂度综合滤波器组结构仿真121
4.5.4 基于XSG的低复杂度CEM-FRM综合滤波器组实现125
4.6 基于CFM-FRM的多尺度可配置滤波器组结构128
4.6.1 FRM滤波器组多相分解分析128
4.6.2 CFM-FRM方法130
4.6.3 基于CFM-FRM的多相DFT滤波器组133
4.6.4 多尺度可配置滤波器组实现方法139
4.6.5 多尺度可配置滤波器组仿真验证与分析141
4.6.6 多尺度可配置滤波器组硬件仿真145
4.7 基于蜂群算法优化的FRM滤波器组优化设计146
4.7.1 理论推导146
4.7.2 人工蜂群算法150
4.7.3 算法在FRM滤波器组优化设计的应用153
4.7.4 基于ABC算法优化的FRM滤波器组结构仿真155
4.7.5 基于XSG的ABC算法优化的低复杂度FRM滤波器组
实现158
4.8 本章小结164
本章参考文献164
第5章 调制滤波器组在电子侦察接收机中的应用167
5.1 引言167
5.2 电子侦察接收机需求与特性167
5.2.1 电子侦察接收机功能167
5.2.2 电子侦察接收机技术指标169
5.3 电子侦察接收机结构类型171
5.3.1 瞬时测频接收机171
5.3.2 数字信道化接收机172
5.4 基于调制滤波器组的数字信道化接收机174
5.4.1 瞬时带宽选择174
5.4.2 信号采样率选择175
5.4.3 接收机动态范围175
5.4.4 子信道数与灵敏度关系176
5.5 基于FPGA的电子侦察信道化接收机设计与实现177
5.5.1 高速数据率转换设计与实现179
5.5.2 多相滤波器组模块设计与实现180
5.5.3 并行FFT模块设计与实现182
5.5.4 信号幅度和相位提取模块设计与实现182
5.5.5 瞬时测频功能模块设计与实现184
5.6 数字信道化接收机性能测试与分析184
5.6.1 信号包络与瞬时相位提取测试185
5.6.2 信道化接收机灵敏度与动态范围测试与分析187
5.6.3 多信号信道化测试188
5.6.4 瞬时测频性能测试与分析189
5.7 本章小结190
本章参考文献190
第6章 调制滤波器组在通信接收机中的应用192
6.1 引言192
6.2 多载波调制技术应用193
6.2.1 OFDM调制技术193
6.2.2 FMT调制技术195
6.3 多载波通信接收机结构197
6.3.1 信道子带划分方式197
6.3.2 滤波器组多载波通信系统模型197
6.3.3 基于调制滤波器组的OFDM结构198
6.3.4 基于调制滤波器组的FMT结构200
6.4 滤波器组多载波通信系统结构仿真与分析203
6.4.1 基于调制滤波器组的OFDM结构仿真203
6.4.2 基于调制滤波器组的FMT结构仿真204
6.5 星载通信接收机中的信道化技术应用207
6.5.1 星载通信中数字信道化特点207
6.5.2 星载通信中信道化基本结构209
6.6 基于调制滤波器组的星载信道化器210
6.6.1 非均匀星载信道化器210
6.6.2 子信道分解与综合211
6.6.3 基于多相滤波的星载信道化器结构213
6.6.4 星载信道化器低复杂度解决方法214
6.6.5 星载信道化器结构仿真与分析217
6.7 本章小结221
本章参考文献222
第7章 多通道数字信道化技术在阵列信号处理中的应用224
7.1 引言224
7.2 阵列信号处理应用需求225
7.2.1 多通道信道化处理225
7.2.2 信号I/Q提取与测频226
7.2.3 脉冲宽度和到达时间测量232
7.2.4 到达角测量233
7.3 阵列信号处理平台核心构架233
7.3.1 早期阵列信号处理平台构架233
7.3.2 现代阵列信号处理平台构架235
7.4 多通道阵列信号处理中的数字信道化器应用235
7.4.1 通用多通道阵列信号处理硬件平台235
7.4.2 并行多通道数字信道化器236
7.4.3 窄过渡带信道化器低复杂度实现方法237
7.5 多通道数字信道化技术在阵列信号处理中的应用案例238
7.5.1 阵列信号处理案例需求分析239
7.5.2 8阵元阵列信号处理软硬件设计方案239
7.5.3 数字信道化器设计与实现242
7.5.4 数字信道化器测试分析249
7.6 本章小结252
本章参考文献252