一种大带宽跳频窄带信号多通道欠采样测频方法技术

本发明专利技术公开了一种大带宽跳频窄带信号多通道欠采样测频方法，采用多通道协同测频的方法，实现了在欠采样条件下对大带宽跳频窄带信号频率的测量。多通道欠采样测频方法首先构建多个频段相互重叠且能够满足信号跳频范围和频率解模糊条件的信号通道，其次对各通道的信号分别进行过门限检测，并对超过门限的通道进行信号频率测量，最后综合分析过门限检测结果及测频结果，完成欠采样条件下的频率解模糊处理，得出信号频率。本发明专利技术利用多个通道同时测频，在欠采样条件下实现了对大带宽跳频窄带信号频率的测量，相比在奈奎斯特采样率下的测频方法，降低了数据率。

A multi channel undersampling frequency measurement method for large bandwidth FH narrowband signals

The invention discloses a multi-channel undersampling frequency measurement method of wide bandwidth frequency hopping narrowband signal, and realizes the frequency measurement of wide bandwidth frequency hopping narrowband signal under the condition of under-sampling by adopting the method of multi-channel cooperative frequency measurement. Multichannel undersampling frequency measurement method firstly constructs signal channels with overlapping frequency bands, which can satisfy the conditions of frequency hopping range and frequency ambiguity resolution. Secondly, the signals of each channel are detected through threshold separately, and the signal frequency of the channels exceeding threshold is measured. Finally, the detection results and detection results of threshold crossing are analyzed comprehensively. According to the frequency result, the frequency ambiguity resolution is achieved under the condition of under sampling, and the signal frequency is obtained. The invention uses multiple channels to measure frequency simultaneously, realizes the measurement of frequency of wide bandwidth frequency hopping narrowband signal under the condition of under-sampling, and reduces the data rate compared with the frequency measurement method under the Nyquist sampling rate.

【技术实现步骤摘要】
一种大带宽跳频窄带信号多通道欠采样测频方法
本专利技术属于数字信号处理领域，涉及利用多通道信号在欠采样条件下对大带宽跳频窄带信号进行频率测量的方法。
技术介绍
奈奎斯特采样定理指出，时域的模拟信号经过模数转换器(ADC)得到数字信号，ADC的采样率必须不小于奈奎斯特频率，才不会出现频率混叠问题。对于大带宽跳频窄带信号而言，要满足奈奎斯特定理，需要极高的ADC采样率，这无疑会付出极高的代价，甚至现有的ADC器件无法满足跳频要求。因此，欠采样条件下的测频方法具有极高的研究意义和实用价值。然而，欠采样条件下测频会造成信号的频谱折叠，从而出现频率模糊，必须要进一步解模糊处理才能得到信号频率。欠采样条件下测频方法的核心就是频率解模糊处理，目前主要有中国余数定理解模糊、基于时频分析、基于压缩感知以及利用微波光子技术的频率解模糊方法，这类方法在各自的适用领域确实能达到较好的效果，但无法作为欠采样条件下解模糊的一种通用方法。本专利技术提出一种利用多通道频带划分的欠采样测频方法，降低了ADC数据率，实现了频率解模糊处理。
技术实现思路
本专利技术提出了一种大带宽跳频窄带信号多通道欠采样测频方法，有效解决欠采样条件下出现的频率模糊的问题。本专利技术采用多通道协同测频的方法，实现了在欠采样条件下对大带宽跳频窄带信号频率的测量。多通道欠采样测频方法首先构建多个频段相互重叠且能够满足信号跳频范围和频率解模糊条件的信号通道，其次对各通道的信号分别进行过门限检测，并对超过门限的通道进行信号频率测量，最后综合分析过门限检测结果及测频结果，完成欠采样条件下的频率解模糊处理，得出信号频率。因而本专利技术的技术方案为一种大带宽跳频窄带信号多通道欠采样测频方法，该方法包括：步骤1：利用M个不同的本振信号，将M个通道的射频模拟信号下变频到中频跳频范围内，得到跳频模拟信号，并划分出N个中频子频段，分别为其中N的值根据跳频带宽、采样率fs及参考频率f0确定；中频跳频范围为中频跳频带宽每个子频段带宽步骤2：将M个通道的射频频段做如下划分：第1个通道频段起点fs,1＝f1，第i个通道频段起点fs,i＝fs,i-1+B2,i＝2,3,...,j-1,j+1,...M，所有通道频段终点为fs,i+B1,i＝1,2,...,M，M的选取需使得通道的总频段完全覆盖跳频范围；步骤3：依据步骤2中频段划分方法，将步骤1得到的跳频模拟信号划分为M个频段相互重叠的通道信号，并在中频跳频段对各通道信号进行数字化处理，信号频率的变化会使得各通道的过门限检测结果随之变化，记录各通道过门限检测结果；测量过门限的通道内信号频率，并记为fc；进一步判断fc是否处于自模糊频段内，所述的自模糊频段为根据获得的三个信息：过门限检测结果、测频结果、测频结果是否处于自模糊频段进行后续解模糊处理；步骤4：获取了频率解模糊的三个信息后，在频率解模糊的过程中分为两类情况；(1)存在唯一通道过门限，此时不存在频率模糊，只需要判断信号频率所在子频段，并得出未折叠的中频频率fm；(2)存在多个通道过门限；a.若出现自模糊频段，将出现自模糊频段的通道剔除，余下有效通道，任选其一，并进一步分析有效通道内信号频率所在子频段，得出未折叠的中频频率fm；b.若未出现自模糊频段，则可以任选其一，并进一步分析有效通道内信号频率所在子频段，得出未折叠的中频频率fm。本专利技术与现有的测频方法相比，具有的优势是：首先，本专利技术的解模糊方法重点在于各通道频段的划分，以及对三个解模糊信息的综合分析，所需的计算量仅存在过门限检测模块及自模糊频段判断模块，因此对系统计算能力的需求非常小。其次，与现有的其他欠采样测频方法不同，本专利技术不引入额外的解模糊误差，仅在过门限后的通道测频模块存在误差，但这并非由于本专利技术所提出的解模糊方法引起，而取决于设计者所采用的测频方法。设计者可以根据需求采用不同的测频方法，提高测频精度。最后，本专利技术将一个高采样率的ADC器件用多个低采样率的ADC器件代替，降低了ADC的数据率，同时也使得大带宽跳频窄带信号的频率测量得以实现。附图说明图1本专利技术子频段分布示意图；图2本专利技术各通道频段划分示意图；图3本专利技术具体实施方式中方案一各通道频段划分图；图4本专利技术具体实施方式中方案二各通道频段划分图。具体实施方式为了更加清楚的展示本专利技术提出的欠采样测频方法的优势、实施步骤及分析方法，下面对本专利技术的具体实施方式加以详细阐述。1)跳频范围设为f1～f2，信号带宽设为Bs，且满足Bs＜＜f1，Bs＜＜f2-f1。选取ADC采样率为fs，且满足2Bs＜fs＜2(f2-f1)，选取参考频率为f0。通道个数设为M，利用M个不同的本振信号，将M个通道的射频模拟信号下变频到同一中频跳频范围内，并划分出N个中频子频段，如图1所示，分别为其中N的选取与跳频带宽、采样率fs及参考频率f0三个因素有关；因此，中频跳频范围为且中频跳频带宽每个子频段带宽应该注意到，N＝2的时最容易进行后续的综合分析并解模糊，且随着N增大，会增加解模糊的复杂度，但相应的会进一步降低采样率fs。据此划分规则，每个通道在中频段划分出一系列间隔2f0的子频段，由奈奎斯特定理可知，直接测量某一通道的中频信号会出现两种类型的频率模糊：一是N个子频段之间由于频谱折叠造成的频率模糊；二是的自模糊频段。2)中频跳频带宽B1，也是射频段每个通道的跳频带宽，将M个通道的射频频段做如下划分：第1个通道频段起点fs,1＝f1；第i个通道频段起点fs,i＝fs,i-1+B2,i＝2,3,...,j-1,j+1,...M，所有通道频段终点为fs,i+B1,i＝1,2,...,M，如图2所示。M的选取需使得通道的总频段完全覆盖跳频范围，即满足fs,M+B1≥f2；第j个通道的存在是为了满足频率解模糊的条件，即相同的一组编号通道之间的重叠频段带宽不超过因此需对该通道的频段起点加以设计以满足解模糊条件。正如步骤(1)中所述，在中频段只划分了两个子频段的情况下，即N＝2时，频率解模糊的条件必定成立，即不需要第j个通道的存在。应该注意到，在完全覆盖跳频范围的基础上，增加通道数目以满足频率解模糊的条件是必要的，且增加的通道频段划分规则与上述规则相同。3)频率解模糊处理通过综合分析由M个通道信号给出的三个信息，即过门限检测结果、测频结果、测频结果是否处于自模糊频段，就能够进行频率解模糊处理。依据上述频段划分规则，将跳频模拟信号划分为M个频段相互重叠的通道信号，并在中频跳频段对各通道信号进行数字化处理，信号频率的变化会使得各通道的过门限检测结果随之变化，记录各通道过门限检测结果，即得到了频率解模糊的第一个信息。测量过门限的通道内信号频率，并记为fc，即得到了频率解模糊的第二个信息。进一步判断fc是否处于自模糊频段可得到频率解模糊的第三个信息。4)获取了频率解模糊的三个信息后，在频率解模糊的分析过程中有两类情况，一是存在唯一通道过门限，此时不存在频率模糊，只需要判断信号频率所在子频段，并得出未折叠的中频频率fm；二是存在多个通道过门限，在经过合理的频段划分，即满足频率解模糊的条件时，此时仅可能出现自模糊频段若出现自模糊频段，根据频率解模糊的第三个信息，将出现自模糊频段的通道剔除，余下有效通道，任选其一，并进一步分析有效通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大带宽跳频窄带信号多通道欠采样测频方法，该方法包括：步骤1：利用M个不同的本振信号，将M个通道的射频模拟信号下变频到中频跳频范围内，得到跳频模拟信号，并划分出N个中频子频段，分别为

【技术特征摘要】
1.一种大带宽跳频窄带信号多通道欠采样测频方法，该方法包括：步骤1：利用M个不同的本振信号，将M个通道的射频模拟信号下变频到中频跳频范围内，得到跳频模拟信号，并划分出N个中频子频段，分别为其中N的值根据跳频带宽、采样率fs及参考频率f0确定；中频跳频范围为中频跳频带宽每个子频段带宽步骤2：将M个通道的射频频段做如下划分：第1个通道频段起点fs,1＝f1，第i个通道频段起点fs,i＝fs,i-1+B2,i＝2,3,...,j-1,j+1,...M，所有通道频段终点为fs,i+B1,i＝1,2,...,M，M的选取需使得通道的总频段完全覆盖跳频范围；步骤3：依据步骤2中频段划分方法，将步骤1得到的跳频模拟信号划分为M个频段相互重叠的通道信号，并在中频跳频段对各通道信号进行数字化处理，信号频率的变化...

【专利技术属性】
技术研发人员：江朝抒，王泽锟，肖培，于建，李嘉辛，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51