三星申请数字信号处理电路、数字滤波器和接收器专利，优化信号处理效果

金融界2024年4月23日消息，据国家知识产权局公告，三星电子株式会社申请一项名为“数字信号处理电路、数字滤波器和接收器“，公开号CN117917859A，申请日期为2023年6月。

专利摘要显示，提供数字信号处理电路、数字滤波器和接收器。所述数字信号处理电路包括：模拟增益补偿器，补偿基带信号的模拟增益以输出补偿后的基带信号，基带信号包括多个分量载波(CC)；模数转换器(ADC)，将补偿后的基带信号转换为第一数字信号；多个滤波电路，从第一数字信号生成多个第二数字信号；以及控制电路。每个滤波电路顺序地执行以下操作：对第一数字信号进行滤波使得所述多个第二数字信号中的相应的一个保留所述多个CC之中的一个CC、补偿数字增益、以及执行下采样。控制电路基于所述多个第二数字信号生成用于控制模拟增益的模拟增益控制信号和用于控制数字增益的数字增益控制信号。

本文源自金融界

多普勒滤波器组的基本知识

多普勒滤波器组

雷达是如何能够同时检测来自多个不同目标的回波，然后根据多普勒频率的不同进行区别分类呢？从原理上来说是非常简单的，即雷达接收的回波信号通过被称为多普勒滤波器的一组数字滤波器来实现，如下图所示。

接收的雷达回波信号经过一组并行的滤波器后实现多普勒频率分离。每个滤波器的设计都是为了得到一个较窄的多普勒频带，如图所示。在理想情况下，只有每个滤波器在接收信号的频率落在对应的频带内才会产生输出；

而实际上由于滤波器旁瓣的原因，可能会在相邻频带内出现信号泄露。如果按照距离/多普勒频率进行排序，则在每个距离单元上进行独立的多普勒滤波处理。

多普勒滤波器组的每个中心频率点从低到高顺序排列，为了使相邻滤波器跨越目标频率时的信噪比损失最小化，滤波器的通带之间总会设计成相互交叠的形式，如图所示。因此，在滤波器组相互交叠的区域都可能会有相邻频率信号的泄露。

在忽略滤波器旁瓣的条件下，每个滤波器只能够通过某窄带频点的信号，当该信号的频点离滤波器的中心频率越近，输出的信号幅度也越大。为了最小化滤波器输出能量损失，当输入信号频率位于两个相邻滤波器之间时，采用相邻滤波器通带部分交叠的方法

滤波器带宽

窄带滤波器的选择特性也是在一段持续时间内表现出来的；能够通过滤波器的频带宽度主要与信号的积累时间有关。

正弦信号（即脉冲波形）具有的频谱波形，如图所示。

滤波器带宽与积累时间之间的关系与以前讨论的方法有一些不同，即：

通过以上描述的方法，用图形化的手段绘制出窄带滤波器在不同频率点的响应曲线。窄带滤波器的中心主瓣区域是滤波器的通带，主瓣区域的中心频率为滤波器谐振频率。如图所示，滤波器频谱的两个过零点带宽为2除以积累时间。

为了便于比较，将上图在方位上的尺寸进行了调整，使得二者之间的零点宽度看起来是相同的。需要记住的是，积累时间通常为毫秒量级，而脉冲宽度大约为积累时间的千分之一，在微秒量级上。

如同天线辐射方向图的主瓣一样，滤波器的3dB带宽（即输出功率降低到最大值一半时的宽度）比零点到零点的带宽更有用；与均匀辐射的天线相似，3dB带宽大约是零点到零点带宽的一半。即

为了达到以上带宽，所应用的信号持续时间至少应当等于积累时间。在实际应用中，滤波器带宽通常是基于最大可用的积累时间来确定的。

如果雷达辐射的波形是脉冲形式的，为达到给定信号带宽就必须积累足够的脉冲数量，由此可以看出，滤波器的3dB带宽等于PRF除以积累脉冲数量。以上讨论的带宽是指最小可达到带宽，根据实际工程应用，由于数字加权带来的损失使得滤波器通带会有所展宽。

滤波器组的通带

在整个带宽内必须包括足够多的滤波器来估计多普勒频率的范围，从而能够覆盖到预期设计的目标速度范围。例如，预计最大的正多普勒频率为100kHz，最大的负多普勒频率为-30kHz，如下图所示，则滤波器组的通带范围至少为100 + 30 = 130kHz，雷达工作重频至少应大于130kHz。

当PRF大于最大与最小多普勒频率所包括的范围时，整个多普勒通带应当设计得足够宽以保证所有频率分量能够通过。

另一方面，如果PRF比期望的多普勒频率扩展范围小，则滤波器通带的设计值应当小于PRF。这也用另一种方式证明了Nyquist定理，即任何信号的采样频率都必须达到信号最高频率的两倍来避免模糊。

如下图所示，当PRF小于多普勒频率的扩展宽度时，目标多普勒的旁瓣谱线会落在通带以外，这时候只有目标多普勒的主瓣谱线能够经过滤波后输出。

当PRF小于多普勒频率扩展范围时，滤波器带宽应当小于PRF，从而保证通带内只有一个目标信号存在。

下图描述了当滤波器通带等于PRF或时目标谱线移动与滤波器组之间的关系，从图中可以看出，在滤波器通带内始终只落入了目标的一根主谱线；随着目标多普勒频率从低到高移动，相对应的谐波谱线也在不断变化。

一般将通带宽度设置为略小于，从而有效避免主瓣区域的地杂波，这样能够分离出静止杂波和运动目标。在实际中为了简化设计并不需要改变多普勒滤波器的频率，而是将雷达回波的频谱相对于滤波器组进行适当的搬移。

相关问答

主要是处理方式,DSP串行处理;FPGA并行处理。举例,一个滤波器,DSP可能需要多个时钟节拍算下来,并且运算过程中需要中断才能跳出进行别的任务。但是FPGA可以并...

[最佳回答]Digitalrejectoristhesystemwhichisusedtoimputandoutputthedigitalsignal,andwhichalsoc...

什么叫数字滤波?数字滤波的优势?(1)数字滤波是用程序实现的,不需要增加任何硬设备,也不存在阻抗匹配问题,可以多个通道共用,不但可以节约投资,还可以提高...

FIR(FiniteImpulseResponse)滤波器:有限长单位冲激响应滤波器,又称为非递归型滤波器,是数字信号处理系统中最基本的元件,它可以在保证任意幅频特性的同时具...

[最佳回答]在Z变换里,零点的位置表示系统的“谷”,极点的位置表示系统的“峰”,我们把有峰的地方看做信号可以通过的地方,而有谷的地方看做信号被截止的地方...

原理:在进入FIR滤波器前,首先要将信号通过A/D器件进行模数转换,把模拟信号转化为数字信号;为了使信号处理能够不发生失真,信号的采样速度必须满足奈奎斯特定...

1、定义所谓数字滤波,就是通过一定的计算或判断程序减少干扰在有用信号中的比重。故实质上它是一种程序滤波。2、算法算术平均值法、中位值滤波法、限幅...

数字滤波器是具有一定传输选择特性的数字信号处理装置,其输入、输出均为数字信号,实质上是一个由有限精度算法实现的线性时不变离散系统。它的基本工作原理是...

[回答]一、定义不同数字滤波器是由数字乘法器、加法器和延时单元组成的一种算法或装置。能对模拟或连续时间信号进行滤波的电路和器件。二、方法不同数字...

滤波器的电气符号通常是一个带有箭头的直线,箭头指向电路的输出端,表示滤波器的作用是将输入信号进行滤波后输出。具体符号形状和标注可能会因为不...