三阶单调拟合幅频测量方法技术

三阶单调拟合幅频测量方法，涉及电子测控领域，解决现有方法需要测量待测信号的一个完整周期，存在计算量大且由于特征点信息丢失导致测量精度低以及难以实现快速测量等问题；本发明专利技术方法可以测量得到任意信号瞬时频率和瞬时振幅的方法；事先不需要知道信号的任何参数，通过分析待测信号采样量化数据中一段上升或下降的半周期数据，作为单调计算区间，然后用一个三阶函数拟合，最后利用拟合系统计算出信号的振幅和频率；对于变频信号，所需采样频率需要至少高于待测信号最大频率的8倍；且只需要测量待测信号的半个周期，本发明专利技术具有测量速度快的优点；提高采样频率可以抑制待测信号中可能存在的噪声，有效提高测量精度。有效提高测量精度。有效提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
三阶单调拟合幅频测量方法


[0001]本专利技术涉及电子信号频率的测量
，具体涉及一种三阶单调拟合幅频测量方法。

技术介绍

[0002]对电子信号频率的测量在通信等电子技术中具有广泛的应用，对于高频信号来说，通常采用在一个固定时间段内测量这个信号特征点发生次数的计数法，例如，常见以过零点作为特征点把正弦信号变成方波之后计数测频；而对于低频信号来说，通常采取测量这个信号的周期之后，取倒数得到频率的周期方法；还有用博立叶级数展开之后分析各信号频率分量的博立叶法；对于这些方法，从测量速度的角度上看，至少都需要测量待测信号的一个完整周期，尤其是博立叶法不仅需要测量多个待测信号的周期，还存在计算量巨大的问题，更是难以实现快速测量；从测量精度的角度上看，计数法和周期法只能利用到待测信号中某些孤立的特征点信息，而其它信息都被丢弃损失，所以在快速测量时精度较低。
[0003]对于混有噪声的待测信号，博立叶法需要先把频带内所有频率分量全部都计算出来，经过排序之后才能找到能量最大那个频率分量，而本专利技术可直接测量得到最大的那个频率分量。

技术实现思路

[0004]本专利技术为解决现有方法需要测量待测信号的一个完整周期，存在计算量大且由于特征点信息丢失导致测量精度低以及难以实现快速测量等问题；提供一种三阶单调拟合幅频测量方法。
[0005]三阶单调拟合幅频测量方法，该方法通过对待测信号单调区间计算，三阶拟合以及计算信号幅频实现，具体过程如下：
[0006]步骤一、对待测信号的单调区间进行计算，获得计算后的待测信号；
[0007]步骤A1、将待测信号存储在数组S[i]中，取数组S[i]中序号为i＝P位置的数据S[P]；
[0008]步骤A2、采用变量K作为循环索引序号，K的初始值等于P；
[0009]步骤A3、比较S[K]与S[K
‑
1]的大小，若S[K
‑
1]大于S[K]，则执行步骤A4，否则，执行步骤A5；
[0010]步骤A4、K＝K
‑
1,返回执行步骤A3；
[0011]步骤A5、如果变量K的值小于P，则采用变量U保存此时的K值之后执行步骤A6，否则执行步骤A11；
[0012]步骤A6、设置变量K的初始值等于P；
[0013]步骤A7、比较S[K]与S[K+1]的大小，若S[K+1]小于S[K]，则执行步骤A8，否则失败跳转执行步骤A9；
[0014]步骤A8、K＝K+1，执行步骤A7；
[0015]步骤A9、如果变量K的值大于P，则采用变量E保存此时的K值之后执行步骤A10，否则失败，执行步骤A11；
[0016]步骤A10、此时变量U和变量E中保存了信号单调区间的计算信息，此区间为减区间，执行步骤二；
[0017]步骤A11、用变量K作为循环索引序号，K的初始值等于P；
[0018]步骤A12、比较S[K]与S[K+1]的大小，若S[K+1]大于S[K]，则执行步骤A13，否则跳转执行步骤A14；
[0019]步骤A13、K＝K+1，执行步A12；
[0020]步骤A14、用变量U保存此时的K值；采用变量K作为循环索引序号，K的初始值等于P；
[0021]步骤A15、比较S[K]与S[K
‑
1]的大小，若S[K
‑
1]小于S[K]，则执行步骤A16，否则跳转执行步骤A17；
[0022]步骤A16、K＝K
‑
1，执行步骤A15；采用变量E保存此时的K值；此时变量U和变量E中保存了信号单调区间的计算信息，此区间为增区间，执行步骤二；
[0023]步骤二、对步骤一进行单调区间计算后的待测信号进行三阶拟合，具体过程为：
[0024]步骤B1、定义一维数组Q，数组中元素个数用Z表示，Z的计算方法为；
[0025]Z＝4*(U
‑
E)/5
[0026]定义一维数组R，数组中元素个数也为Z；
[0027]步骤B2、定义变量j，使j的值等于E，并使变量K的初始值设置为零；
[0028]步骤B3、以变量j作为数组S的索引序号，从数组S中的取得数据S[j]的数值保存到数组Q中以K为索引序号的Q[K]中，然后把数组R中以K为索引序号的R[K]中数值填写为K的平方；
[0029]步骤B4、累加变量K，再累加变量j之后，如果j的值大于等于Z，则执行步骤B5，否则执行步骤B3；
[0030]步骤B5、同时从数组Q以及数组R中获取数据，以j作为循环变量，构造下述矩阵形式的三阶拟合方程组，解方程组计算出变量a,b,c,以及d这四个未知数值；
[0031][0032]式中，a为三次项系数，b为二次项系数，c为一次项系数，d为常数项；
[0033]步骤三、对步骤二进行三阶拟合后的待测信号计算瞬时频率f和瞬时振幅Amp；
[0034]当采样频率为F时，采用三阶拟合方程组解出的a,b,以及c，计算出待测信号的瞬时频率f；
[0035][0036]所述待测信号在对应的单调区间内的瞬时振幅Amp，用下式表示为：
[0037][0038]所述瞬时频率f用于调频广播的解调制；瞬时振幅Amp用于调幅广播解调制。
[0039]本专利技术的有益效果：本专利技术所述的测量方法，测量速度快，精度高。该方法与传统以过零点作为特征点的测频方法相比，由于本专利技术提供的方法利用到所有采样点的信息，精度更高；并且因为在一个信号周期内测量得到两个频率值，所以可以再次取平均进一步提高测量精度；与传统博立叶等方法相比，可以解决传统技术无法在不足一个待测信号周期内快速测量信号频率的问题；因为本专利技术充分利用了所有采样点的信息，所以可以抑制待测信号中可能存在的噪声，有效提高测量精度，采样频率越高，对抑制噪声越有利；在测量信号频率的同时，可同步测量得到瞬时振幅和直流电压成分。
附图说明
[0040]图1为本专利技术所述的三阶单调拟合幅频测量方法的原理框图。
具体实施方式
[0041]具体实施方式一、结合图1说明本实施方式，三阶单调拟合幅频测量方法，该方法通过三阶单调拟合幅频测量系统实现，所述系统包括数据输入端1，存贮器2，处理器3和输出端4；
[0042]所述数据输入端1输入待测信号，若待测信号为模拟信号，则需要用模数转换器转换之后再送给数据输入端1；要求信号数据以固定频率F采样产生；待测信号为原始信号混入随机噪声信号；原始信号为单一频率的余弦信号，瞬时频率用f表示为未知数值，瞬时振幅用Amp表示也为未知数值；f的最大值低于频率上限值H，必须保证采样频率F大于上限数值H的8倍以上；要求任意时刻待测信号混入的噪声信号强度必须小于待测信号；
[0043]所述存贮器2保存从数据输入端获得的待测信号数据；在每一次测量过程中需要一批数据有M个数值，在逻辑上连续存贮，形成一个一维数组的数据结构，用S[i]表示；其中S为数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三阶单调拟合幅频测量方法，其特征是：该方法通过对待测信号单调区间计算，三阶拟合以及计算信号幅频实现，具体过程如下：步骤一、对待测信号的单调区间进行计算，获得计算后的待测信号；步骤A1、将待测信号存储在数组S[i]中，取数组S[i]中序号为i＝P位置的数据S[P]；步骤A2、采用变量K作为循环索引序号，K的初始值等于P；步骤A3、比较S[K]与S[K
‑
1]的大小，若S[K
‑
1]大于S[K]，则执行步骤A4，否则，执行步骤A5；步骤A4、K＝K
‑
1,返回执行步骤A3；步骤A5、如果变量K的值小于P，则采用变量U保存此时的K值之后执行步骤A6，否则执行步骤A11；步骤A6、设置变量K的初始值等于P；步骤A7、比较S[K]与S[K+1]的大小，若S[K+1]小于S[K]，则执行步骤A8，否则失败跳转执行步骤A9；步骤A8、K＝K+1，执行步骤A7；步骤A9、如果变量K的值大于P，则采用变量E保存此时的K值之后执行步骤A10，否则失败，执行步骤A11；步骤A10、此时变量U和变量E中保存了信号单调区间的计算信息，此区间为减区间，执行步骤二；步骤A11、用变量K作为循环索引序号，K的初始值等于P；步骤A12、比较S[K]与S[K+1]的大小，若S[K+1]大于S[K]，则执行步骤A13，否则跳转执行步骤A14；步骤A13、K＝K+1，执行步A12；步骤A14、用变量U保存此时的K值；采用变量K作为循环索引序号，K的初始值等于P；步骤A15、比较S[K]与S[K
‑
1]的大小，若S[K
‑
1]小于S[K]，则执行步骤A16，否则跳转执行步骤A17；步骤A16、K＝K
‑
1，执行步骤A15；采用变量E保存此时的K值；此时变量U和变量E中保存了信号单调区间的计算信息，此区间为增区间，执行步骤二；步骤二、对步骤一进行单调区间计算后的待测信号进行三阶拟合，具体过程为：步骤B1、定义一个一维数组Q，数组中元素个数用Z表示，Z的计算方法为；Z＝4*(U
‑
E)/5再定义一个一维数组R，数组中元素个数也为Z；步骤B2、定义一个变量j，使j的值等于E，并使变量K的初始值设置为零；步骤B3、以变量j作为数组S的索引序号，从数组S中的取得数据S[j]的数值保存到数组Q中以K为索引序号的Q[K]中，然后把数组R中以K为索引序号的R[K]中数值填写为K的平方；步骤B4、累加变量K，再累...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦杰，
申请(专利权)人：吉林省广播电视研究所吉林省广播电视局科技信息中心，
类型：发明
国别省市：