[发明专利]一种射频直接带通采样数字接收系统中时钟抖动消除方法

摘要

本发明涉及一种射频直接带通采样数字接收系统中时钟抖动消除方法。所述方法通过采用射频直接带通采样数字接收系统的非均匀采样输出值，利用带通采样定理，数字下变频原理和射频直接带通采样数字接收系统的特点，实现射频直接带通采样数字接收系统的时钟抖动的消除。该发明方法可根据射频直接带通采样数字接收实际需求选择不同的级联级数以满足所要求的时钟抖动消除性能。本发明所述方法实际实现复杂度低，易于硬件实现，消除效果好，对射频直接带通采样数字接收系统输入信号类型无限制，非常适用于射频直接带通采样数字接收系统在现代通讯，雷达，高精密数字仪器中的应用。

主权项

一种射频直接带通采样数字接收系统中时钟抖动消除方法，其特征在于针对射频直接带通采样数字接收系统(Direct Radio Frequency Sampling Receive,DRFSR)，存在的时钟电路抖动，实现射频直接带通采样数字接收系统的时钟抖动误差的估计和消除，具体原理表述如下，对于射频直接带通采样数字接收系统，不失一般性，设其输入信号为：$\begin{array}{c}r\left(t\right)=\mathrm{Re}\left\{(s_I\left(t\right)+j{s}_Q\left(t\right))e^{j2\mathrm{\π}{f}_{c}t}\right\}\\ =s_I\left(t\right)\cos \left[2\mathrm{\π}{f}_{c}t\right]-s_Q\left(t\right)\sin \left[2\mathrm{\π}{f}_{c}t\right]\end{array}---\left(1\right)$其中，s_I(t)+js_Q(t)为接收的带通信号对应的基带等效信号,f_c为载波频率。设ADC的采样抖动RMS(均方根)值为ζ_n,射频直接带通采样数字接收系统采用带通采样，则ADC输出信号可表示为：$\begin{array}{c}r(n{T_s}^{\′}+{\mathrm{\ζ}}_n)=\mathrm{Re}\left\{(s_I(n{T_s}^{\′}+{\mathrm{\ζ}}_n)+j{s}_Q(n{T_s}^{\′}+{\mathrm{\ζ}}_n))e^{j2\mathrm{\π}{f}_c(n{T_s}^{\′}+{\mathrm{\ζ}}_n)}\right\}\\ =s_I(n{T_s}^{\′}+{\mathrm{\ζ}}_n)\cos [2\mathrm{\π}{f}_{c}n{T_s}^{\′}+2\mathrm{\π}{f}_c{\mathrm{\ζ}}_n]\\ -s_Q(n{T_s}^{\′}+{\mathrm{\ζ}}_n)\sin [2\mathrm{\π}{f}_{c}n{T_s}^{\′}+2\mathrm{\π}{f}_c{\mathrm{\ζ}}_n]\end{array}---\left(2\right)$其中，T_s′为ADC采样周期，利用带通采样定理和数字下变频原理可得，采样信号变换到基带的近似表达式为：$z_n\≈s\left(n{T}_s\right)e^{j2\mathrm{\π}{f}_c{\mathrm{\ζ}}_n}---\left(3\right)$其中，T_s为基带信号采样周期，z_n是射频直接带通采样数字接收系统经过带通采样和数字下变频后获得的基带信号(为含有抖动的非均匀离散信号),s(nT_s)为理想的均匀基带离散信号，并由下式定义s(nT_s)＝s_I(nT_s)+js_Q(nT_s)                       (4)由(3)式可得，$z_n\≈s\left(n{T}_s\right)+s\left(n{T}_s\right)\left(\underset{k=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\left(j2\mathrm{\π}{f}_c\right)}^k{{\mathrm{\ζ}}_n}^k}{k!}\right)---\left(5\right)$由(5)式可得，时钟抖动消除由下式计算：s(nT_s)＝z_n‑e(n)                       (6)e(n)为重构得到的误差信号,且e(n)由下式计算：$e\left(n\right)=s\left(n{T}_s\right)\left(\underset{k=1}{\overset{\∞}{\mathrm{\Σ}}}\frac{{\left(j2\mathrm{\π}{f}_c\right)}^k{{\mathrm{\ζ}}_n}^k}{k!}\right)---\left(7\right)$利用(6)式，即可求得公式(5)；综上，本算法实现了对射频直接带通采样数字接收系统中时钟抖动的消除。