一种利用临近频点采样建立传导干扰耦合通道多元线性回归模型的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用临近频点采样建立传导干扰耦合通道多元线性回归模型的方法，在已知干扰源的条件下，利用临近频点采样建立多元线性回归模型的传导电磁干扰耦合通道参数化建模方法，通过频率分段的方法，将多元线性回归建模方法应用到具有非线性关系特性的传导电磁干扰耦合通道的参数化建模中来，并通过采样考察频点附近一系列频点特性获取该频点处建模所需的多路观测样本。本发明专利技术在无任何耦合通道先验知识的前提下，可以通过提取干扰源和端口测试信号的变量关系得到耦合通道的参数化模型，具有普适性。

【技术实现步骤摘要】
一种利用临近频点采样建立传导干扰耦合通道多元线性回归模型的方法
本专利技术属于电磁兼容建模领域，涉及一种利用临近频点采样建立传导干扰耦合通道多元线性回归模型的方法。
技术介绍
在电磁兼容的传导干扰发射测试中，受试设备内部有许多独立的干扰源，这些干扰源产生的干扰信号通过耦合通道耦合到待测端口，共同形成了待测端口的干扰信号。若受试设备的干扰发射超标则需对其进行改进，在已知受试设备内部干扰源特性却无法将其抑制的条件下，只有对其干扰耦合通道做出一定的改变才能使受试设备满足标准，因此需要对其耦合通道的特性进行建模分析。现阶段对传导干扰耦合通道的建模主要分为时域建模和频域建模，时域建模方法需要首先提取元器件及PCB的寄生参数，建立电路仿真模型，并利用电路仿真软件进行时域仿真，最后对仿真所得的干扰电压进行频谱分析得到最终的干扰噪声频谱；目前的频域建模方法则需要对干扰的耦合机理进行分析以建立干扰的频域仿真模型，以电压或电流源表示干扰源，以无源网络表示干扰耦合通路，在频域直接计算电磁干扰频谱。上述方法，均在有一定干扰耦合通道先验知识的前提下，建立电路仿真模型，然而问题在于，在实际测试中往往对干扰耦合通道毫无任何先验知识，同时模型的适用范围较小，建立的模型只能针对该类特定耦合通道。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提出了一种利用临近频点采样建立传导干扰耦合通道多元线性回归模型的方法。本专利技术的一种利用临近频点采样建立传导干扰耦合通道多元线性回归模型的方法，在已知干扰源的条件下，利用临近频点采样建立多元线性回归模型的传导电磁干扰耦合通道参数化建模方法，通过频率分段的方法，将多元线性回归建模方法应用到具有非线性关系特性的传导电磁干扰耦合通道的参数化建模中来，并通过采样考察频点附近一系列频点特性获取该频点处建模所需的多路观测样本，其实现步骤如下：步骤一、信号获取。对测试端口信号进行采集，若采集到时域信号，则需要将其进行傅里叶变换到频域，若采集到的是频域信号，则可直接利用，得到频域的端口测试信号Y(f)。步骤二、频域分段。为避免全频段中信号非线性关系带来的误差，本专利技术分段采用多元线性回归，同时在考察频点以及该频率附近很小的一段频率内获取样本作为求解多元线性回归模型的多次观测样本，对该小频段内干扰源与端口测试信号的关系视为线性，同时对小频段内每个频点的线性关系视为相同，采用多元线性回归拟合出的结果作为该考察频点处的模型。对足够多的离散频点进行上述处理，即可得出一定频率范围内较完整的耦合通道型。已知的干扰源信号为X1(f),X2(f),…,Xk(f)，其中Xj1,Xj2,…,Xjn为干扰源Xj(j＝1,2,…,k)在考察频率fs附近一系列频点f1,f2,…,fn处的特性，将这n个干扰电压作为干扰源Xj(j＝1,2,…,k)在fs频点处的n次观测样本，相对应的模块端口信号在这一系列频点处的干扰特性为Y1,Y2,…,Yn，将其作为端口测试到的混合信号Y(f)在fs频点处的n次观测样本。对于有k个干扰源的条件下，每n＝k+1个频点视为同一频率下的观测数据，分别对干扰源信号和端口测试信号的相应频率进行分段。步骤三、多元线性回归建模。使用多元线性回归模型对每小频段的n组样本数据进行回归处理，进而求得全频段的多元线性回归系数矩阵。在fs频点处的多元线性回归模型为：Y(fs)＝β0(fs)+β1(fs)X1(fs)+β2(fs)X2(fs)+…+βk(fs)Xk(fs)+μ其中：βj(fs)(j＝0,1,2,…,k)为fs频点处的k+1个未知数，即为回归系数，μ为随机误差，通常μ～N(0,σ2)。根据n组观测的样本数据在fs频点处建立的多元总体线性回归方程组：利用计算得到的参数估计值来代替多元线性回归模型中的未知参数βj(j＝1,2,…,k)。选择多个考察频率f1,f2,…,fm进行同样的频点采样与多元线性回归分析，得到全频段的多元线性回归系数矩阵，其中即为第i个频点处第k个干扰源的回归系数，全频段的多元线性回归系数矩阵即为待测频率范围下的干扰耦合通道特性模型。步骤四、对回归系数矩阵进行优化处理。测试中的信号时包含环境噪声的，对单纯噪声信号的频点建模毫无意义，因此将回归系数矩阵中单纯噪声信号频点处的系数剔除，然后对非单纯噪声信号频点处的系数进行插值，拟合得到新的全频段的回归系数矩阵。首先寻找噪声频点。观察干扰源信号在带宽BW范围内即f1,f2,…，fm处的幅频特性，设定阈值电压为t1，其值略小于待测频段内所有信号谐波频点处的信号幅度，记录大于阈值电压t1的信号所对应的频点fa,fb,…,fz。然后在上一步所有的回归系数矩阵中，根据fa,fb,…,fz频点处的回归系数选用分段多项式插值得到全频段BW内的回归系数矩阵。步骤五、模型评估。将优化处理后的回归系数矩阵带入多元线性样本回归方程中，以干扰源信号为已知数求得拟合后的端口测试信号将原端口信号Y(f)与拟合后的信号进行包络处理，对比包络误差。若误差较小，说明建模计算准确，若误差较大则说明计算错误，重复上述步骤二、三、四、五重新选取频段内的频点计算建模。最后得到的准确的优化处理后的全频段的多元线性回归系数矩阵即为待测频率范围下的传导干扰耦合通道的参数化模型，若实测受试设备干扰发射超标，可观察耦合通道特性，对耦合通道进行一定修改，使通过耦合通道后的干扰发射在限制以内。本专利技术的优点在于：(1)在无任何耦合通道先验知识的前提下，可以通过提取干扰源和端口测试信号的变量关系得到耦合通道的参数化模型，具有普适性；(2)通过临近频点采样与频域分段的方法，可以将成熟的多元线性回归建模方法应用到仅有单路观测信号同时源与端口测试信号具有非线性关系的传导干扰耦合通道参数化建模中来；(3)通过对系数矩阵的优化处理，可以剔除环境噪声的影响，使得建立的参数化模型能够反映耦合通道的物理特性。附图说明图1是本专利技术一种利用临近频点采样建立传导干扰耦合通道多元线性回归模型的方法的流程图。图2是本专利技术实例中仿真搭建的耦合通道示意图。图3(a)是本专利技术实例中已知的干扰源信号。图3(b)是仿真得到的端口混合信号。图3(c)是步骤三所求得的全频段多元线性回归系数矩阵。图3(d)是步骤四得到的优化后的多元线性回归系数矩阵。图3(e)是步骤五得到的建立包络线后的实测端口混合信号。图3(f)是为步骤五得到的建立包络线后的拟合端口混合信号。图3(g)是为利用优化后的多元线性回归系数矩阵拟合到的端口混合信号与实测值得包络误差。具体实施方式下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。如图1所示，本专利技术提出一种利用临近频点采样建立传导干扰耦合通道多元线性回归模型的方法，包括下列处理步骤：步骤一、信号获取。对测试端口信号进行采集，若采集到时域信号，则需要将其进行傅里叶变换到频域，若采集到的是频域信号，则可直接利用，得到频域的端口测试信号Y(f)。步骤二、频域分段。由于干扰源在不同的频率上有不同的干扰特性，同一个耦合通道在不同频率上的特性也不同，再考虑到多次谐波等非线性效应的影响，因此在不同频率上端口测试信号特性与干扰源特性的对应关系是不同的，且不一定呈线性规律。为避免这些非线性带来的误差，本专利技术将分段采用多元线性回归，由于求得多元线性回本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用临近频点采样建立传导干扰耦合通道多元线性回归模型的方法，具体包括以下几个步骤：步骤一、对测试端口信号进行采集，若采集到时域信号，将其进行傅里叶变换到频域，若采集到频域信号，直接利用，最后，得到频域的端口测试信号Y(f)；步骤二、对于所需建模的频段，每n个频点作为一个频段，分别对干扰源信号和端口测试信号的相应频率进行分段。设已知的干扰源信号为X1(f),X2(f),...,Xk(f)，对于频率fs所在的频段内，Xj1,Xj2,...,Xjn为干扰源Xj在频点f1,f2,...,fn处的特性，j＝1,2,…,k，将n个干扰电压作为干扰源Xj在考察频率fs处的n次观测样本，相对应的模块端口信号在频点f1,f2,...,fn处的干扰特性为Y1,Y2,...,Yn，将其作为端口测试信号Y(f)在fs频点所在频段处的n次观测样本；步骤三、在fs频点处的多元线性回归模型为：Y(fs)＝β0(fs)+β1(fs)X1(fs)+β2(fs)X2(fs)+…+βk(fs)Xk(fs)+μ其中：βj(fs)为fs频点处的k+1个未知数，即为回归系数，j＝0,1,2,…,k，μ为随机误差；根据n组观测的样本数据在fs频点处建立的多元总体线性回归方程组：利用计算得到的参数估计值来代替多元线性回归模型中的未知参数βj，j＝1,2,…,k；选择多个考察频率f1,f2,...,fm进行同样的频点采样与多元线性回归分析，得到全频段的多元线性回归系数矩阵，其中即为第i个频点处第k个干扰源的回归系数，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,k，全频段的多元线性回归系数矩阵即为所需建模频段内的干扰耦合通道特性模型；步骤四、设阈值电压为t1，获取大于阈值电压t1的信号所对应的频点fa,fb,...,fz，对步骤三中得到的回归系数矩阵中，根据fa,fb,...,fz频点处的回归系数选用分段多项式插值得到全频段带宽内的回归系数矩阵；步骤五、将步骤四得到的回归系数矩阵带入多元线性样本回归方程中，以干扰源信号为已知数求得拟合后的端口测试信号将原端口信号Y(f)与拟合后的信号进行包络处理，对比包络误差，若误差不满足要求，返回步骤二，若满足要求，结束。...

【技术特征摘要】
1.一种利用临近频点采样建立传导干扰耦合通道多元线性回归模型的方法，具体包括以下几个步骤：步骤一、对测试端口信号进行采集，若采集到时域信号，将其进行傅里叶变换到频域，若采集到频域信号，直接利用，最后，得到频域的端口测试信号Y(f)；步骤二、对于所需建模的频段，每n个频点作为一个频段，分别对干扰源信号和端口测试信号的相应频率进行分段；设已知的干扰源信号为X1(f),X2(f),...,Xk(f)，对于频率fs所在的频段内，Xj1,Xj2,...,Xjn为干扰源Xj在频点f1,f2,...,fn处的特性，j＝1,2,…,k，将n个干扰电压作为干扰源Xj在考察频率fs处的n次观测样本，相对应的模块端口信号在频点f1,f2,...,fn处的干扰特性为Y1,Y2,...,Yn，将其作为端口测试信号Y(f)在fs频点所在频段处的n次观测样本；步骤三、在fs频点处的多元线性回归模型为：Y(fs)＝β0(fs)+β1(fs)X1(fs)+β2(fs)X2(fs)+…+βk(fs)Xk(fs)+μ其中：βj(fs)为fs频点处的k+1个未知数，即为回归系数，j＝0,1,2,...,k，μ为随机误差；根据n组观测的样本数据在fs频点处建立的多元总体线性回归方程组：利用计算得到的参数估计值来代...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴飞，王顺鑫，郑涛，苏东林，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11