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宽带数字接收机技术（第三版）

作者: [美] James Tsui （崔宝砚） , Chi-Hao Cheng （郑纪豪）

出版社: 电子工业出版社

出版时间: 2021-12

版次: 1

ISBN: 9787121424946

定价: 139.00

装帧: 其他

页数: 460页

分类: 工程技术

32人买过

在电子战接收机的数字信号处理技术领域，本书是认可度较高的参考书。本书为当今各种复杂接收机系统的数字处理实践提供了从基础概念和设计步骤，到数字接收机技术发展的全方位设计指南，给出了模拟并实现电子战接收机的详细指导，讨论了如何有效地实现模数转换、深入分析了用于电子战中的接收机，介绍了过零点技术。全书在前版基础上新增4章，并补充了许多近年来的新概念，为读者提供了解决宽带接收机关键技术问题的实用性方案，可帮助读者设计出时下先进的电子战接收机。 James Tsui博士是电子战接收机技术领域的泰斗，已获选为空军研究实验室（AFRL） Fellow和IEEE会士。他在电子战接收机技术领域内的创始性工作已令其拥有50多项申请获准专利。在他著作的90种出版物中，七本是与接收机有关的：两本与电子战模拟接收机有关，三本与电子战数字接收机有关，两本与软件GPS接收机有关。针对包括电子战、雷达、通信和导航等系统在内的各种传感应用进行高级接收机技术研发的工程师和科学家普遍将James Tsui博士的这些专著用作主要参考资料，这些专著也已成为大学研究生课程的授课基础用书。

James Tsui博士是电子战接收机技术领域的泰斗，已获选为空军研究实验室（AFRL） Fellow和IEEE会士。他在电子战接收机技术领域内的创始性工作已令其拥有50多项申请获准专利。在他著作的90种出版物中，七本是与接收机有关的：两本与电子战模拟接收机有关，三本与电子战数字接收机有关，两本与软件GPS接收机有关。针对包括电子战、雷达、通信和导航等系统在内的各种传感应用进行高级接收机技术研发的工程师和科学家普遍将James Tsui博士的这些专著用作主要参考资料，这些专著也已成为大学研究生课程的授课基础用书。第1章  导论1

1.1  宽带系统1

1.2  数字方法1

1.3  电子战接收机研发的难点2

1.4  本书的结构安排3

1.5  特别说明4

参考文献4

第2章  电子战接收机的要求和特性5

2.1  引言5

2.2  电子战简介5

2.3  侦察接收机和通信接收机的     区别6

2.4  电子战接收机面临的信号环境7

2.5  电子战接收机的要求9

2.6  电子战接收机测量的信号参数9

2.7  频率信息10

2.8  到达角信息12

2.9  电子战接收机的输出12

2.10 模拟接收机概述13

2.11 瞬时测频接收机14

2.12 信道化接收机15

2.13 布拉格盒接收机16

2.14 压缩(微扫)接收机17

2.15 数字接收机17

2.16 电子战接收机的特性和性能19

2.16.1  单信号19

2.16.2  两个同时到达信号20

2.17 电子战接收机的发展趋势20

2.17.1  理论问题的解决方案20

2.17.2  排队接收机21

2.17.3  用于到达角测量的压缩接收机21

2.17.4  信道化IFM接收机21

2.17.5  数字接收机21

2.18 电子战处理机22

2.18.1  信号分选22

2.18.2  脉冲重复间隔的产生23

2.18.3  雷达识别24

2.18.4  跟踪24

2.18.5  重访问24

2.19 电子战接收机设计目标24

2.20 小结25

参考文献25

第3章  傅里叶变换28

3.1  引言28

3.2  傅里叶级数和连续傅里叶变换28

3.3  常用函数29

3.3.1  矩形函数29

3.3.2  冲激函数30

3.3.3  梳状函数31

3.4  傅里叶变换的性质33

3.4.1  线性33

3.4.2  奇偶性34

3.4.3  对偶性34

3.4.4  共轭及共轭对称性34

3.4.5  尺度变换特性35

3.4.6  时移特性35

3.4.7  频移特性35

3.4.8  微分特性35

3.4.9  积分特性36

3.4.10 卷积特性36

3.4.11 帕斯瓦尔定理37

3.5  举例39

3.6  离散傅里叶变换45

3.7  信号的数字化45

3.8  离散傅里叶变换的推导46

3.8.1  图形描述46

3.8.2  解析方法48

3.9  关于DFT的进一步讨论50

3.9.1  频带限制50

3.9.2  不匹配的时间间隔51

3.9.3  混叠效应对实值数据的影响51

3.9.4  循环卷积和线性卷积52

3.10 窗函数55

3.10.1  矩形窗56

3.10.2  高斯窗57

3.10.3  a阶升余弦窗58

3.10.4  广义汉明窗58

3.11 快速傅里叶变换59

3.11.1  推导59

3.11.2  使用复数FFT运算符计算实值输入62

3.12 接收机使用DFT的潜在优势63

3.12.1  初始数据积累63

3.12.2  滑动DFT64

3.13 小结64

参考文献65

第4章  与傅里叶变换相关的运算67

4.1  引言67

4.2  周期图67

4.2.1  平均周期图67

4.3  补零技术69

4.4  加窗后的峰值位置估计71

4.4.1  加矩形窗后的峰值位置估计71

4.4.2  加汉宁窗后的峰值位置估计73

4.5  通过迭代运算进行峰值位置估计74

4.6  通过FFT确定实际频率76

4.7  自相关77

4.8  自相关(Blackman-Tukey)谱估计78

4.9  FFT在自相关谱估计中的应用79

4.10 奈奎斯特欠采样的基本思想81

4.11 奈奎斯特欠采样系统中的相位关系84

4.12 奈奎斯特欠采样中的问题及其解决方法86

4.13 通过抽取技术实现DFT88

4.14 抽取技术在电子战接收机中的应用89

4.15 简化的抽取技术91

参考文献92

第5章  模数转换器、放大器及其接口94

5.1  引言94

5.2  关键器件的选择94

5.3  模拟接收机和数字接收机的灵敏度比较95

5.4  基本的采样保持电路95

5.5  基本的模数转换器性能和输入带宽96

5.6  模数转换器的输入信号和小输入信号98

5.7  理想模数转换器的量化噪声99

5.8  由处理带宽决定的噪声电平和颤动效应100

5.9  寄生响应101

5.10 寄生响应幅度的分析102

5.11 寄生响应幅度的进一步讨论105

5.12 噪声对模数转换器的影响108

5.13 采样窗口抖动的影响110

5.14 对模数转换器的要求112

5.15 符号112

5.16 噪声系数和三阶截点113

5.17 级联放大器的特性115

5.18 模数转换器118

5.19 放大器和模数转换器组合的噪声系数119

5.20 放大器和模数转换器间的接口120

5.21  M和M＇的意义121

5.22 计算机程序和运行结果121

5.23 设计实例123

5.24 实验结果124

5.24.1  噪声系数测量124

5.24.2  动态范围测试125

参考文献128

第6章  下变频器134

6.1  引言134

6.2  基带接收机的频率选择134

6.3  频率变换135

6.4  同相(I)和正交(Q)信道变换137

6.5  I/Q信道的幅相不平衡138

6.6  模拟I/Q下变频器141

6.7  产生I/Q信道的数字方法143

6.8  希尔伯特变换143

6.9  离散希尔伯特变换145

6.10 离散希尔伯特变换实例148

6.11 采用特殊采样方案的窄带I/Q信道149

6.12 采用特殊采样方案的宽带I/Q信道150

6.13 实现宽带数字I/Q信道的滤波器硬件设计152

6.14  I/Q信道不平衡的数字校正153

6.15  I/Q信道间不平衡的宽带数字校正155

参考文献158

第7章  灵敏度与信号检测160

7.1  引言160

7.2  电子战接收机的检测方法160

7.3  数字电子战接收机潜在的检测优势161

7.3.1  频域检测161

7.3.2  时域检测162

7.4  单个采样的虚警时间和虚警概率163

7.5  单个采样的阈值设定163

7.6  单个采样检测的检测概率164

7.7  基于多个采样的检测165

7.8  多个采样的检测方案(L|N法)165

7.9  概率密度函数和特征函数166

7.10 使用平方律检波器时采样之和的概率密度函数167

7.11 基于求和结果的多采样检测168

7.12 单个采样检测示例169

7.13 多采样(L|N法)检测示例171

7.14 阈值电平的选择173

7.15 阈值选择优化175

7.16  N个采样检测示例(求和法)176

7.17 频域检测介绍176

7.18 频域检测方法178

7.19 频域中的虚警概率178

7.20 频域检测的输入信号的情况179

7.21 频域检测概率180

7.22 频域检测示例182

7.23 频域检测小结183

参考文献183

第8章  相位测量法与过零检测法190

8.1  引言190

8.2  数字相位测量191

8.3  角分辨率和量化电平192

8.4  相位测量法和FFT法的结果比较193

8.5  相位测量法的应用193

8.6  两个同时到达信号的情况分析194

8.7  两个信号的频率测量196

8.8  使用过零法测量单频198

8.9  单信号过零检测中的病态情况与解决方法200

8.10 简化的单信号过零点计算200

8.11 单频过零法的实验结果202

8.12 在相干多普勒雷达频率测量中的应用203

8.13 用于一般频率测量的过零法204

8.14 过零检测谱分析的基本定义205

8.15 产生实过零点206

8.16 计算过零检测谱分析的系数207

8.17 过零检测谱分析器的可用配置209

参考文献210

第9章  单比特接收机212

9.1  引言212

9.2  单比特接收机的原创理念212

9.3  单比特接收机思想213

9.4  设计标准214

9.5  接收机的组成215

9.6  射频链、模数转换器和分路器216

9.7  基本的FFT芯片设计218

9.8  频率编码器设计219

9.9  阈值的选择220

9.10  单比特接收机的初步性能222

9.11  可行的改进方法223

9.12  芯片设计224

参考文献225

第10章  频率信道化及后续处理226

10.1  引言226

10.2  滤波器组226

10.3  FFT运算中的输入数据重叠228

10.4  FFT运算的输出数据速率230

10.5  抽取和内插231

10.6  抽取和内插对DFT的影响233

10.7  滤波器组的设计方法235

10.8  频域抽取235

10.9  利用加权函数展宽输出滤波器的频率响应特性238

10.10 利用多相滤波器实现信道化240

10.11 信道化之后的处理243

10.12 信道化方法的基本考虑243

10.13 滤波器频率响应特性的选择244

10.14 后接相位比较器的模拟滤波器247

10.15 后接相位比较器的单比特接收机249

10.16 后接相位比较器的数字滤波器250

10.17 后接相位比较器的模拟滤波器251

10.18 数字滤波器后接单比特接收机时的考虑事项255

10.19 倍增输出采样速率255

10.20 后接单比特接收机的数字滤波器257

10.21 后接单比特接收机和相位比较器的数字滤波器组258

10.22 后接另一个FFT的数字滤波器组258

参考文献259

第11章  高分辨率谱估计260

11.1  引言260

11.2  自回归法260

11.3  Yule-Walker方程262

11.4  Levinson-Durbin迭代算法264

11.5  输入数据处理266

11.5.1  协方差法267

11.5.2  自相关法267

11.6  后向预测和修正协方差法268

11.7  Burg法270

11.8  阶数的选择272

11.9  Prony法273

11.10 使用小二乘方法的Prony法276

11.11 特征向量和特征值277

11.12  MUSIC法279

11.13  ESPRIT法281

11.14 小范数法283

11.15 使用离散傅里叶变换的小范数法285

11.16  自适应谱估计286

参考文献290

第12章  BPSK信号的检测300

12.1  引言300

12.2  巴克码的基本性质300

12.3  射频与码元长度同步的BPSK信号生成301

12.4  11位和13位巴克码在频域中的比较303

12.5  阈值和检测概率305

12.6  利用长帧FFT检测BPSK信号306

12.7  利用特征值区分BPSK信号和连续波信号309

12.8  利用帧输出辨别连续波和BPSK信号：FFT法和特征值法311
内容简介:
在电子战接收机的数字信号处理技术领域，本书是认可度较高的参考书。本书为当今各种复杂接收机系统的数字处理实践提供了从基础概念和设计步骤，到数字接收机技术发展的全方位设计指南，给出了模拟并实现电子战接收机的详细指导，讨论了如何有效地实现模数转换、深入分析了用于电子战中的接收机，介绍了过零点技术。全书在前版基础上新增4章，并补充了许多近年来的新概念，为读者提供了解决宽带接收机关键技术问题的实用性方案，可帮助读者设计出时下先进的电子战接收机。
作者简介:
James Tsui博士是电子战接收机技术领域的泰斗，已获选为空军研究实验室（AFRL） Fellow和IEEE会士。他在电子战接收机技术领域内的创始性工作已令其拥有50多项申请获准专利。在他著作的90种出版物中，七本是与接收机有关的：两本与电子战模拟接收机有关，三本与电子战数字接收机有关，两本与软件GPS接收机有关。针对包括电子战、雷达、通信和导航等系统在内的各种传感应用进行高级接收机技术研发的工程师和科学家普遍将James Tsui博士的这些专著用作主要参考资料，这些专著也已成为大学研究生课程的授课基础用书。

James Tsui博士是电子战接收机技术领域的泰斗，已获选为空军研究实验室（AFRL） Fellow和IEEE会士。他在电子战接收机技术领域内的创始性工作已令其拥有50多项申请获准专利。在他著作的90种出版物中，七本是与接收机有关的：两本与电子战模拟接收机有关，三本与电子战数字接收机有关，两本与软件GPS接收机有关。针对包括电子战、雷达、通信和导航等系统在内的各种传感应用进行高级接收机技术研发的工程师和科学家普遍将James Tsui博士的这些专著用作主要参考资料，这些专著也已成为大学研究生课程的授课基础用书。
目录:
第1章  导论1

1.1  宽带系统1

1.2  数字方法1

1.3  电子战接收机研发的难点2

1.4  本书的结构安排3

1.5  特别说明4

参考文献4

第2章  电子战接收机的要求和特性5

2.1  引言5

2.2  电子战简介5

2.3  侦察接收机和通信接收机的     区别6

2.4  电子战接收机面临的信号环境7

2.5  电子战接收机的要求9

2.6  电子战接收机测量的信号参数9

2.7  频率信息10

2.8  到达角信息12

2.9  电子战接收机的输出12

2.10 模拟接收机概述13

2.11 瞬时测频接收机14

2.12 信道化接收机15

2.13 布拉格盒接收机16

2.14 压缩(微扫)接收机17

2.15 数字接收机17

2.16 电子战接收机的特性和性能19

2.16.1  单信号19

2.16.2  两个同时到达信号20

2.17 电子战接收机的发展趋势20

2.17.1  理论问题的解决方案20

2.17.2  排队接收机21

2.17.3  用于到达角测量的压缩接收机21

2.17.4  信道化IFM接收机21

2.17.5  数字接收机21

2.18 电子战处理机22

2.18.1  信号分选22

2.18.2  脉冲重复间隔的产生23

2.18.3  雷达识别24

2.18.4  跟踪24

2.18.5  重访问24

2.19 电子战接收机设计目标24

2.20 小结25

参考文献25

第3章  傅里叶变换28

3.1  引言28

3.2  傅里叶级数和连续傅里叶变换28

3.3  常用函数29

3.3.1  矩形函数29

3.3.2  冲激函数30

3.3.3  梳状函数31

3.4  傅里叶变换的性质33

3.4.1  线性33

3.4.2  奇偶性34

3.4.3  对偶性34

3.4.4  共轭及共轭对称性34

3.4.5  尺度变换特性35

3.4.6  时移特性35

3.4.7  频移特性35

3.4.8  微分特性35

3.4.9  积分特性36

3.4.10 卷积特性36

3.4.11 帕斯瓦尔定理37

3.5  举例39

3.6  离散傅里叶变换45

3.7  信号的数字化45

3.8  离散傅里叶变换的推导46

3.8.1  图形描述46

3.8.2  解析方法48

3.9  关于DFT的进一步讨论50

3.9.1  频带限制50

3.9.2  不匹配的时间间隔51

3.9.3  混叠效应对实值数据的影响51

3.9.4  循环卷积和线性卷积52

3.10 窗函数55

3.10.1  矩形窗56

3.10.2  高斯窗57

3.10.3  a阶升余弦窗58

3.10.4  广义汉明窗58

3.11 快速傅里叶变换59

3.11.1  推导59

3.11.2  使用复数FFT运算符计算实值输入62

3.12 接收机使用DFT的潜在优势63

3.12.1  初始数据积累63

3.12.2  滑动DFT64

3.13 小结64

参考文献65

第4章  与傅里叶变换相关的运算67

4.1  引言67

4.2  周期图67

4.2.1  平均周期图67

4.3  补零技术69

4.4  加窗后的峰值位置估计71

4.4.1  加矩形窗后的峰值位置估计71

4.4.2  加汉宁窗后的峰值位置估计73

4.5  通过迭代运算进行峰值位置估计74

4.6  通过FFT确定实际频率76

4.7  自相关77

4.8  自相关(Blackman-Tukey)谱估计78

4.9  FFT在自相关谱估计中的应用79

4.10 奈奎斯特欠采样的基本思想81

4.11 奈奎斯特欠采样系统中的相位关系84

4.12 奈奎斯特欠采样中的问题及其解决方法86

4.13 通过抽取技术实现DFT88

4.14 抽取技术在电子战接收机中的应用89

4.15 简化的抽取技术91

参考文献92

第5章  模数转换器、放大器及其接口94

5.1  引言94

5.2  关键器件的选择94

5.3  模拟接收机和数字接收机的灵敏度比较95

5.4  基本的采样保持电路95

5.5  基本的模数转换器性能和输入带宽96

5.6  模数转换器的输入信号和小输入信号98

5.7  理想模数转换器的量化噪声99

5.8  由处理带宽决定的噪声电平和颤动效应100

5.9  寄生响应101

5.10 寄生响应幅度的分析102

5.11 寄生响应幅度的进一步讨论105

5.12 噪声对模数转换器的影响108

5.13 采样窗口抖动的影响110

5.14 对模数转换器的要求112

5.15 符号112

5.16 噪声系数和三阶截点113

5.17 级联放大器的特性115

5.18 模数转换器118

5.19 放大器和模数转换器组合的噪声系数119

5.20 放大器和模数转换器间的接口120

5.21  M和M＇的意义121

5.22 计算机程序和运行结果121

5.23 设计实例123

5.24 实验结果124

5.24.1  噪声系数测量124

5.24.2  动态范围测试125

参考文献128

第6章  下变频器134

6.1  引言134

6.2  基带接收机的频率选择134

6.3  频率变换135

6.4  同相(I)和正交(Q)信道变换137

6.5  I/Q信道的幅相不平衡138

6.6  模拟I/Q下变频器141

6.7  产生I/Q信道的数字方法143

6.8  希尔伯特变换143

6.9  离散希尔伯特变换145

6.10 离散希尔伯特变换实例148

6.11 采用特殊采样方案的窄带I/Q信道149

6.12 采用特殊采样方案的宽带I/Q信道150

6.13 实现宽带数字I/Q信道的滤波器硬件设计152

6.14  I/Q信道不平衡的数字校正153

6.15  I/Q信道间不平衡的宽带数字校正155

参考文献158

第7章  灵敏度与信号检测160

7.1  引言160

7.2  电子战接收机的检测方法160

7.3  数字电子战接收机潜在的检测优势161

7.3.1  频域检测161

7.3.2  时域检测162

7.4  单个采样的虚警时间和虚警概率163

7.5  单个采样的阈值设定163

7.6  单个采样检测的检测概率164

7.7  基于多个采样的检测165

7.8  多个采样的检测方案(L|N法)165

7.9  概率密度函数和特征函数166

7.10 使用平方律检波器时采样之和的概率密度函数167

7.11 基于求和结果的多采样检测168

7.12 单个采样检测示例169

7.13 多采样(L|N法)检测示例171

7.14 阈值电平的选择173

7.15 阈值选择优化175

7.16  N个采样检测示例(求和法)176

7.17 频域检测介绍176

7.18 频域检测方法178

7.19 频域中的虚警概率178

7.20 频域检测的输入信号的情况179

7.21 频域检测概率180

7.22 频域检测示例182

7.23 频域检测小结183

参考文献183

第8章  相位测量法与过零检测法190

8.1  引言190

8.2  数字相位测量191

8.3  角分辨率和量化电平192

8.4  相位测量法和FFT法的结果比较193

8.5  相位测量法的应用193

8.6  两个同时到达信号的情况分析194

8.7  两个信号的频率测量196

8.8  使用过零法测量单频198

8.9  单信号过零检测中的病态情况与解决方法200

8.10 简化的单信号过零点计算200

8.11 单频过零法的实验结果202

8.12 在相干多普勒雷达频率测量中的应用203

8.13 用于一般频率测量的过零法204

8.14 过零检测谱分析的基本定义205

8.15 产生实过零点206

8.16 计算过零检测谱分析的系数207

8.17 过零检测谱分析器的可用配置209

参考文献210

第9章  单比特接收机212

9.1  引言212

9.2  单比特接收机的原创理念212

9.3  单比特接收机思想213

9.4  设计标准214

9.5  接收机的组成215

9.6  射频链、模数转换器和分路器216

9.7  基本的FFT芯片设计218

9.8  频率编码器设计219

9.9  阈值的选择220

9.10  单比特接收机的初步性能222

9.11  可行的改进方法223

9.12  芯片设计224

参考文献225

第10章  频率信道化及后续处理226

10.1  引言226

10.2  滤波器组226

10.3  FFT运算中的输入数据重叠228

10.4  FFT运算的输出数据速率230

10.5  抽取和内插231

10.6  抽取和内插对DFT的影响233

10.7  滤波器组的设计方法235

10.8  频域抽取235

10.9  利用加权函数展宽输出滤波器的频率响应特性238

10.10 利用多相滤波器实现信道化240

10.11 信道化之后的处理243

10.12 信道化方法的基本考虑243

10.13 滤波器频率响应特性的选择244

10.14 后接相位比较器的模拟滤波器247

10.15 后接相位比较器的单比特接收机249

10.16 后接相位比较器的数字滤波器250

10.17 后接相位比较器的模拟滤波器251

10.18 数字滤波器后接单比特接收机时的考虑事项255

10.19 倍增输出采样速率255

10.20 后接单比特接收机的数字滤波器257

10.21 后接单比特接收机和相位比较器的数字滤波器组258

10.22 后接另一个FFT的数字滤波器组258

参考文献259

第11章  高分辨率谱估计260

11.1  引言260

11.2  自回归法260

11.3  Yule-Walker方程262

11.4  Levinson-Durbin迭代算法264

11.5  输入数据处理266

11.5.1  协方差法267

11.5.2  自相关法267

11.6  后向预测和修正协方差法268

11.7  Burg法270

11.8  阶数的选择272

11.9  Prony法273

11.10 使用小二乘方法的Prony法276

11.11 特征向量和特征值277

11.12  MUSIC法279

11.13  ESPRIT法281

11.14 小范数法283

11.15 使用离散傅里叶变换的小范数法285

11.16  自适应谱估计286

参考文献290

第12章  BPSK信号的检测300

12.1  引言300

12.2  巴克码的基本性质300

12.3  射频与码元长度同步的BPSK信号生成301

12.4  11位和13位巴克码在频域中的比较303

12.5  阈值和检测概率305

12.6  利用长帧FFT检测BPSK信号306

12.7  利用特征值区分BPSK信号和连续波信号309

12.8  利用帧输出辨别连续波和BPSK信号：FFT法和特征值法311

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宽带数字接收机技术（第三版）

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