一种SDR应用中信号幅度计量定标方法技术

本发明专利技术属于电子测量技术领域，涉及SDR应用中一种信号幅度计量定标方法，包括如下步骤：确定数字混频中复数字本振幅度；实采样信号与复本振直接相乘实现混频，并通过数字滤波消除高频分量，只保留复基带信号；对复基带信号进行时域进行检波、检测信号瞬时功率；对复基带信号进行FFT变换，得出信号频谱分量；在频域测量复基带信号不同频谱分量振幅或功率。本发明专利技术给出了数字混频时本振幅值、时域瞬时功率检波算法、信号不同频谱分量幅值计算方法，保证在SDR处理中不同环节信号幅值表达的准确性，其结果可以直接应用于需要对信号幅度进行计量测试的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电子测量
，涉及一种SDR应用中信号幅度计量定标方法。
技术介绍
随着计算技术的发展，软件无线电技术（Software-Defined Radio,简称SDR)应 用日益广泛，无论大型装备中，还是一般仪器测量中，直接对较高频率信号进行数字化，然 后利用SDR实现测试功能的情况日益普遍。仪器计量测试中，许多仪器提供了实时采样数 据输出，可以利用专业无线电信号分析软件（如Agilent公司的89600矢量信号分析软件） 进行分析，但是这些专业软件价格昂贵，且有时需要对采集信号进行一些格式转化才能为 软件所识别，直接利用存在较大困难。另一方面通常信号处理算法重点研究信号跟踪、调制 解调、环路滤波等，不关注计量测试中需要测量的信号绝对幅度。
技术实现思路
为了克服现有的技术问题，本专利技术提供SDR应用中一种信号幅度计量定标方法， 技术方案如下： -种SDR应用中信号幅度计量定标方法，包括如下步骤： (1)确定数字混频中复数字本振幅度； (2)实采样信号与复本振直接相乘实现混频，并通过数字滤波消除高频分量，只 保留复基带信号；首先设信号阻抗为1，数字本振的幅度为无量纲单位2,即复本振信号为 2e itJt，式中：e为常数，表示自然对数的底，值约为2. 7182818 ;j为单位虚数，值为ω 为角频率，值为2 π f，f为信号频率；t为时间变量； (3)对复基带信号进行时域进行检波、检测信号瞬时功率； (4)对复基带信号进行FFT变换，得出信号频谱分量； (5)在频域测量复基带信号不同频谱分量振幅或功率。 优选的，所述步骤（2)中输入实采样信号与复本振信号相乘实现混频，通过数字 滤波，消除高频分量，只保留低频基带信号b = Α(?)θ·]θ = A(t)cos Θ +jA(t) sin Θ = I+jQ， 式中：s为实采样信号；A(t)代表信号幅度变化；ω为角频率；Θ (t)代表信号相位变化；j 为单位虚数；I表示复信号实部分量；Q表示信号虚部分量。 优选的，所述步骤（3)中复基带信号的功率检波方法为P = (I2+Q2)/2,式中：P为 信号瞬时功率；I表示复基带信号实部分量；Q表示复基带信号虚部分量。 优选的，所述步骤（5)中不同频率分量m处信号定标幅度为Y(m) = fft(x(n))/N， 且对于复基带信号该频率成分的有效值为，功率为if/2 ,式中：Y为信号振幅;m为 信号频率分量；fft表示对信号进行快速傅里叶变换；X (η)表示混频滤波后的数字化信号 序列，η为时间序号；N为信号序列的数据点数。 有益效果： 本专利技术涉及一种SDR应用中信号幅度计量定标方法，该方法给出了数字混频时本 振幅值、时域瞬时功率检波算法、信号不同频谱分量幅值计算方法，保证在SDR处理中不同 环节信号幅值表达的准确性，其结果可以直接应用于需要对信号幅度进行计量测试的场 合。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。 图1是本专利技术原理流程图； 图2是实施例1原始采样信号时域波形图； 图3是实施例1采用本专利技术时域检波得到标定过的信号功率变化； 图4是实施例2原始采样信号时域波形图； 图5是实施例2采用本专利技术获得频谱分量标定过的幅值。【具体实施方式】 为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术实施例中的 技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。 -种SDR应用中信号幅度计量定标方法，包括如下步骤： (1)确定数字混频中复数字本振幅度； (2)实采样信号与复本振直接相乘实现混频，并通过数字滤波消除高频分量，只 保留复基带信号；首先设信号阻抗为1，数字本振的幅度为无量纲单位2,即复本振信号为 2e itJt，式中：e为常数，表示自然对数的底，值约为2. 7182818 ;j为单位虚数，值为ω 为角频率，值为2 π f，f为信号频率；t为时间变量； (3)对复基带信号进行时域进行检波、检测信号瞬时功率； (4)对复基带信号进行FFT变换，得出信号频谱分量； (5)在频域测量复基带信号不同频谱分量振幅或功率。 步骤（2)中输入实采样信号与复本振信号相乘实现混频，通过数字滤波，消除高 频分量，只保留低频基带信号b = Α(?)θ·]θ = A(t)cos Θ+jA(t)sin Θ = I+jQ，式中：s为实 采样信号；A (t)代表信号幅度变化；ω为角频率；Θ (t)代表信号相位变化；j为单位虚数； I表示复信号实部分量；Q表示信号虚部分量，步骤（3)中复基带信号的功率检波方法为p =(I2+Q2)/2,式中：p为信号瞬时功率；I表示复基带信号实部分量；Q表示复基带信号虚部 分量，步骤（5)中不同频率分量m处信号定标幅度为Y(m) =fft(x(n))/N，且对于复基带 信号该频率成分的有效值为，功率为以/2，式中：Y为信号振幅;m为信号频率分量； fft表示对信号进行快速傅里叶变换；x(n)表示混频滤波后的数字化信号序列，η为时间序 号；N为信号序列的数据点数。 实施例1 : 针对图2所示载波频率IOHz幅值跳变连续波信号，信号初始幅值为2V、中间2秒 幅值为IV，最后幅值变为3V，采用本专利技术所述方法在时域测量信号功率变化，包括如下步 骤： (1)按照本方法指明的复本振幅度要求生成数字复本振信号2e Pt，本振频率选择 为 IOHz ; (2)将采样获得的实信号与复本振信号相乘混频，采用数字滤波消除高频分量： 数字滤波器采用12节Butterworth滤波器，3dB点为± 16Hz，原本中心在IOHz载频处的信 号被搬移到以零频为中心的基带，并将复频域-20Hz附近的高频分量滤除； (3)按照本方法给出时域瞬时功率检波算法测量信号时域功率变化， 输出结果如图3,与实际信号变化一致。 实施例2 : 针对图4所示信号，信号包含两个频率成分的信号，一个频率8Hz，幅度3V，另一个 频率12Hz，幅度2V，采用本专利技术所述方法测量信号频谱，给出标定过的信号振幅值，包括如 下步骤： (1)按照本方法指明的复本振幅度要求生成数字复本振信号2e ，本振频率选择 为 IOHz ; (2)将采样获得的实信号与复本振信号相乘混频，采用数字滤波消除高频分量： 数字滤波器采用8阶Butterworth滤波器，3dB点为±8Hz，原本中心在IOHz载频处的信号 被搬移到以零频为中心的基带，并将复频域-20Hz附近的两个高频分量滤除； (3)对复基带信号进行快速傅里叶变换fft(x(n)); (4)按照本方法给出频谱分量计算方法测量信号不同频谱分量振幅，频谱计算及 标定结果如图5,在基带的频率差及幅值与实际信号对应一致。 本专利技术涉及一种SDR应用中信号幅度计量定标方法，式中：Y为 信号振幅；m为信号频率分量；fft本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种SDR应用中信号幅度计量定标方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)确定数字混频中复数字本振幅度；(2)实采样信号与复本振直接相乘实现混频，并通过数字滤波消除高频分量，只保留复基带信号；首先设信号阻抗为1，数字本振的幅度为无量纲单位2，即复本振信号为2e‑jωt，式中：e为常数，表示自然对数的底，值约为2.7182818；j为单位虚数，值为ω为角频率，值为2πf，f为信号频率；t为时间变量；(3)对复基带信号进行时域进行检波、检测信号瞬时功率；(4)对复基带信号进行FFT变换，得出信号频谱分量；(5)在频域测量复基带信号不同频谱分量振幅或功率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊华，龙志斌，刘贵斌，王超，芦小刚，周咏莲，冯岩，
申请(专利权)人：张俊华，
类型：发明
国别省市：甘肃;62