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[摘 要]随着广播事业的迅速发展，传统的接收机已经不能再满足人们的需求。因为它不能对多信道广播信号实施同步解调，限制了广播事业的发展。如果对模拟射频信号实行数字化处理，就可以完成多信道信号的同步解调和存储。本文在论述了短波广播数字化信道接收机的概况的基础上分析了数字化信道接受机的设计过程。
[关键词]短波广播；信道接收机；数字化；设计过程
中图分类号：TN934 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0133-01
随着科技的发展，数字化的信号处理技术日益成熟，数字化信号处理技术的处理频率已经达到了几百兆赫，为短波广播数字化处理的实现产生了巨大的推动作用。它在抗干扰、扩展性与灵活性方面较之于传统的模拟接收机具有很大的优势，而且还可以在实现多信道信号的同步解调和存储。大大提升了接收机的性能，满足了广播事业的发展需求。
一、短波广播数字化信道接收机的概况
短波广播数字化信道接收机在技术方面采用全射频处理技术，对模拟射频信号进行抽取，分离成离散射频信号，然后使用FFT技术实现信号的数字化处理[1]。短波广播数字化信道接收机在处理信号的时候不仅能够实现多信道的解调处理，而且还能在处理的过程中对信号实施存储，这样的功能相当于多台模拟接收机在同时工作。因此短波广播数字化信道接收机在接收性能、设计成本与占用空间方面都有很大的优势。短波广播数字化信道接收机的出现对促进接收机的更新，促進广播事业的发展具有重大的意义。
二、短波广播数字化信道接收机的设计
短波广播数字化信道接收机的设计包括几个方面，分别是接收机的设计、ADC转换器的设计、数字处理设计系统的设计、信号解调系统的设计、硬件系统的设计以及软件系统的设计[2]。
（一） 接收机的设计
短波广播数字化信道接收机的主要功能是完成短波信号的全波段数字化处理，经过数字化处理之后的信号可以实现数字处理，从而实现短波信号的多信道解调功能，解调的方式有两种，一种是直接对数字化的信号进行解调，另一种是先对数字化的信号进行存储，然后从存储器中读取信号，从而完成短波信号的多信道解调，通过这种方式进行的解调是离线解调。
短波广播数字化信道接收机的设计原理是：通过天线将短波射频模拟成信号，然后经过低通滤波器进行滤波，然后通过ADC转换器转换成为数字信号，数字信号通过数字化的处理实现信号解调，同时还可以通过存储器进行储存，以便需要的时候能够再次实现解调。
（二） ADC转换器的设计
ADC转换器的功能是将模拟的射频信号转换为离散射频信号，以方便实现信号的数字化处理。ADC转换器的采样频率必须满足奈奎斯特的采样定理，这样才能保证离散信号在不失真的情况下进行转化。在对短波模拟信号进行采样的过程中，为了防止采样之后混叠现象的发生，必须在采样之前增加低通滤波，这样才能够保证在不失真的情况下还原模拟信号。
（三） 数字处理系统的设计
数字处理系统的主要功能是实现射频信号的信道分离，然后抽取各个信道的数字信号，从而减小数字处理的运算量，完成后续的信号解调工作。数字化的接收机信道可以看作一个数字滤波器，在设计的时候要保证各个通道的频率分辨率保持一致，以保证各通道的均衡，在设计的过程中使用FFT技术，具体的抽取方式如下：
第一，整数倍的抽取。整数倍的抽取就是把原始的采样序列每隔一个数据抽取一个，从而形成一种新的序列，达到降速处理的目的。
第二，多项滤波处理。多项滤波处理就是利用速率信号处理中的等效变化在抽取器的前面放置一个数字滤波器，如果是采用S倍的抽取器，那么就可以将数字滤波器的工作频率降到S分之一倍。数字滤波器的降速处理大大降低了对处理器运算速度的要求，提高了处理器的实时处理能力。
（四） 信号解调系统的设计
数字化信号解调采用的是数字化正交解调与数字化的包络解调。
第一，数字化信号的正交解调。通过数字化信号的正交解调可以得到两路正交信号，并且得到的信号具有三个特征，分别是：瞬时幅度、瞬时相位、瞬时频率，这些特征是信号识别解调的基础。信号正交解调的精度比较高，误差比较小。但是有很大的局限性，就是在解调的过程中需要恢复本地载波，需要使用数控振荡器或者锁相环等设备，电路的设计很复杂。而且本地载波的恢复程度与最后的输出成果密切相关，所以对设备的要求很高，耗费资源很大。
第二，数字化信号的包络解调。在幅度调制中，有用的信号包络是通过各个幅值点来进行支撑的，通过采样获得幅值点而获取信号包络的计算方法实施起来比较简单。如果不是整数，那么载波周期内的样数点的选择应该接近实际数值中最小的整数值，避免包络失真。这样的解调方式原理很简单，容易实现，耗费的资源也少，但是唯一的缺陷就是对噪音的抑制比较弱。数字化包络解调的运行过程如图1所示：
（五） 硬件系统的设计
硬件系统的构成主要有：PX Ie-5622数字化仪、PX Ie-8133控制器、PX Ie-1075机箱、PX Ie-8262存储接口模块、HDD-8265 磁盘阵列。PX Ie-5622数字化仪的功能是完成短波信号的数字化，将射频模拟信号转化为数字信号，采样效率可以达到150MS/S，数字化的化量是16位，动态范围是70Db。PX Ie-8133控制器由三部分组成，分别是CPU、内存和硬盘，功能是为数据的运算及软件的运行提供平台。PX Ie-1075机箱的功能是为各个板卡提供接口以实现数据传输总线的连接，进行数据传输。PX Ie-8262存储接口模块的功能是保证数据能够被高速存储。HDD-8265 R A ID磁盘阵列的主要功能是数据的存储。设计图如图2所示：
（六） 软件系统的设计
软件系统有三层，分别是用户层、接口层、硬件层，用户层控制的是主控模块，接口层控制的是接收模块，硬件层控制的是解调模块。主控模块是设备硬件与用户进行信息交换的接口，主要功能是控制接收模块与解调模块，保证它们的正常运行，同时还传递模块初始化参数设置的信息，实现数据的通信和人机的交互。接收模块的功能是实现模拟射频信号数字化，将连续的模拟射频信号分解成离散信号。
结语
短波数字化信道接收机采用全射频数字处理技术，较之于传统的接收机具有很大的优势，不仅可以实现多信道的信号解调，同时还可以实现信号的存储。短波广播数字化信道接收机的设计包括了接收机的设计、ADC转换器的设计、数字处理设计系统的设计、信号解调系统的设计、硬件系统的设计以及软件系统的设计，在设计的过程中要按照各部分的设计要求来进行，保证多信道接收机的正常运行。
参考文献
[1] 宋利军.短波广播数字化信道接收机的设计[J].国外电子测量技术，2012，（10）：10-14.
[2] 应烨欢.数字化接收机中接收分集实现技术[D].东南大学，2012.
[关键词]短波广播；信道接收机；数字化；设计过程
中图分类号：TN934 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）24-0133-01
随着科技的发展，数字化的信号处理技术日益成熟，数字化信号处理技术的处理频率已经达到了几百兆赫，为短波广播数字化处理的实现产生了巨大的推动作用。它在抗干扰、扩展性与灵活性方面较之于传统的模拟接收机具有很大的优势，而且还可以在实现多信道信号的同步解调和存储。大大提升了接收机的性能，满足了广播事业的发展需求。
一、短波广播数字化信道接收机的概况
短波广播数字化信道接收机在技术方面采用全射频处理技术，对模拟射频信号进行抽取，分离成离散射频信号，然后使用FFT技术实现信号的数字化处理[1]。短波广播数字化信道接收机在处理信号的时候不仅能够实现多信道的解调处理，而且还能在处理的过程中对信号实施存储，这样的功能相当于多台模拟接收机在同时工作。因此短波广播数字化信道接收机在接收性能、设计成本与占用空间方面都有很大的优势。短波广播数字化信道接收机的出现对促进接收机的更新，促進广播事业的发展具有重大的意义。
二、短波广播数字化信道接收机的设计
短波广播数字化信道接收机的设计包括几个方面，分别是接收机的设计、ADC转换器的设计、数字处理设计系统的设计、信号解调系统的设计、硬件系统的设计以及软件系统的设计[2]。
（一） 接收机的设计
短波广播数字化信道接收机的主要功能是完成短波信号的全波段数字化处理，经过数字化处理之后的信号可以实现数字处理，从而实现短波信号的多信道解调功能，解调的方式有两种，一种是直接对数字化的信号进行解调，另一种是先对数字化的信号进行存储，然后从存储器中读取信号，从而完成短波信号的多信道解调，通过这种方式进行的解调是离线解调。
短波广播数字化信道接收机的设计原理是：通过天线将短波射频模拟成信号，然后经过低通滤波器进行滤波，然后通过ADC转换器转换成为数字信号，数字信号通过数字化的处理实现信号解调，同时还可以通过存储器进行储存，以便需要的时候能够再次实现解调。
（二） ADC转换器的设计
ADC转换器的功能是将模拟的射频信号转换为离散射频信号，以方便实现信号的数字化处理。ADC转换器的采样频率必须满足奈奎斯特的采样定理，这样才能保证离散信号在不失真的情况下进行转化。在对短波模拟信号进行采样的过程中，为了防止采样之后混叠现象的发生，必须在采样之前增加低通滤波，这样才能够保证在不失真的情况下还原模拟信号。
（三） 数字处理系统的设计
数字处理系统的主要功能是实现射频信号的信道分离，然后抽取各个信道的数字信号，从而减小数字处理的运算量，完成后续的信号解调工作。数字化的接收机信道可以看作一个数字滤波器，在设计的时候要保证各个通道的频率分辨率保持一致，以保证各通道的均衡，在设计的过程中使用FFT技术，具体的抽取方式如下：
第一，整数倍的抽取。整数倍的抽取就是把原始的采样序列每隔一个数据抽取一个，从而形成一种新的序列，达到降速处理的目的。
第二，多项滤波处理。多项滤波处理就是利用速率信号处理中的等效变化在抽取器的前面放置一个数字滤波器，如果是采用S倍的抽取器，那么就可以将数字滤波器的工作频率降到S分之一倍。数字滤波器的降速处理大大降低了对处理器运算速度的要求，提高了处理器的实时处理能力。
（四） 信号解调系统的设计
数字化信号解调采用的是数字化正交解调与数字化的包络解调。
第一，数字化信号的正交解调。通过数字化信号的正交解调可以得到两路正交信号，并且得到的信号具有三个特征，分别是：瞬时幅度、瞬时相位、瞬时频率，这些特征是信号识别解调的基础。信号正交解调的精度比较高，误差比较小。但是有很大的局限性，就是在解调的过程中需要恢复本地载波，需要使用数控振荡器或者锁相环等设备，电路的设计很复杂。而且本地载波的恢复程度与最后的输出成果密切相关，所以对设备的要求很高，耗费资源很大。
第二，数字化信号的包络解调。在幅度调制中，有用的信号包络是通过各个幅值点来进行支撑的，通过采样获得幅值点而获取信号包络的计算方法实施起来比较简单。如果不是整数，那么载波周期内的样数点的选择应该接近实际数值中最小的整数值，避免包络失真。这样的解调方式原理很简单，容易实现，耗费的资源也少，但是唯一的缺陷就是对噪音的抑制比较弱。数字化包络解调的运行过程如图1所示：
（五） 硬件系统的设计
硬件系统的构成主要有：PX Ie-5622数字化仪、PX Ie-8133控制器、PX Ie-1075机箱、PX Ie-8262存储接口模块、HDD-8265 磁盘阵列。PX Ie-5622数字化仪的功能是完成短波信号的数字化，将射频模拟信号转化为数字信号，采样效率可以达到150MS/S，数字化的化量是16位，动态范围是70Db。PX Ie-8133控制器由三部分组成，分别是CPU、内存和硬盘，功能是为数据的运算及软件的运行提供平台。PX Ie-1075机箱的功能是为各个板卡提供接口以实现数据传输总线的连接，进行数据传输。PX Ie-8262存储接口模块的功能是保证数据能够被高速存储。HDD-8265 R A ID磁盘阵列的主要功能是数据的存储。设计图如图2所示：
（六） 软件系统的设计
软件系统有三层，分别是用户层、接口层、硬件层，用户层控制的是主控模块，接口层控制的是接收模块，硬件层控制的是解调模块。主控模块是设备硬件与用户进行信息交换的接口，主要功能是控制接收模块与解调模块，保证它们的正常运行，同时还传递模块初始化参数设置的信息，实现数据的通信和人机的交互。接收模块的功能是实现模拟射频信号数字化，将连续的模拟射频信号分解成离散信号。
结语
短波数字化信道接收机采用全射频数字处理技术，较之于传统的接收机具有很大的优势，不仅可以实现多信道的信号解调，同时还可以实现信号的存储。短波广播数字化信道接收机的设计包括了接收机的设计、ADC转换器的设计、数字处理设计系统的设计、信号解调系统的设计、硬件系统的设计以及软件系统的设计，在设计的过程中要按照各部分的设计要求来进行，保证多信道接收机的正常运行。
参考文献
[1] 宋利军.短波广播数字化信道接收机的设计[J].国外电子测量技术，2012，（10）：10-14.
[2] 应烨欢.数字化接收机中接收分集实现技术[D].东南大学，2012.