【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于数字通信领域，具体涉及基于整数丢点的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法。
技术介绍
1、高速示波器带宽性能的提升，使其可直接应用于射频、微波及毫米波信号的捕获及时域波形分析。模数转换器，也称a/d转换器，英文analog-to-digital converter，简称adc，作为高速示波器的核心器件，目前，成熟商用产品最高指标为10.4gsa/s采样率，8ghz带宽，12-bit有效位。为突破现有adc芯片对高速示波器性能需求的限制，宽带交织采样技术被提出，其可利用多片低速adc芯片通过时间和频域交织的方式实现更高分析带宽和采样速率。具体而言，该技术应用子带分解滤波、混频滤波等方式先将带宽范围内的输入信号下变频到低频带，从而满足低性能adc芯片对输入信号的无失真采样，随后通过插值滤波和上变频恢复原有输入信号的目标采样效果。
2、由于子带分解滤波器硬件设计非理想特性会导致同频信号同时进入相邻两子带的现象，同时，不同子带硬件特性差异还会引入同频信号相位差异，最终使得两子带交叠带处重构拼合后信号幅度相抵消。为修正子带间频响非一致性所导致的相位差异，如图1(a)所示，传统交叠带处两子带相位差补偿方法是基于设计一款级联的整数延时/丢点、小数延时fir滤波器及非线性相位补偿iir滤波器进行交叠带处多频点信号相位差的消除。然而，此方法需分别计算整数延时/丢点值、小数延时fir滤波器系数以及非线性相位补偿iir滤波器系数，同时还需逻辑配合滤波器硬件实现。考虑交叠带相位补偿目的主要为使相邻子带间各频点相位差远离-pi/p
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供基于整数丢点的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，将整数丢点补偿数值的计算转化成非线性整数规划问题，然后利用所设计的优化算法寻找到全局最优整数丢点值，以此实现交叠带相位补偿修正。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术所采用的技术方案是：基于整数丢点的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，包括如下步骤：
3、a1、根据相邻两子带过渡带处幅频响应特性确定交叠带频率区间；
4、a2、计算交叠带内不同频点对应子带间相位差；
5、a3、构建整数丢点值计算数学模型，基于松弛法和分支定界法求解最优整数丢点值；
6、所述整数丢点值计算数学模型如下：
7、
8、
9、其中，n为交叠带内频点个数；为整数集合；y为交叠带各频点统一采样点整数倍周期数；为整数丢点补偿后两子带交叠带处相位差，nint为交叠带最终统一整数丢点值。
10、优选的：所述步骤a1中，通过正弦扫频方式计算各子带过渡带幅频响应，定义不同频点两子带之间幅度差为：m0(ω)和m1(ω)分别为数字角频率为ω时信号幅度值；
11、交叠带频率区间范围应满足：|mdiff(ω)|≤mth；mth为依据工程经验预设的两子带同频点最大幅频差。
12、优选的：所述步骤a2中，将交叠带频率范围内频率划分n等份，所对应频点为{ω1,ω2,...ωn}；分别计算两子带相同频点所对应的正弦信号的初相，分别定义为φ1(ωi)和φ2(ωi)，其中ωi,i＝1,2,...,n；两子带在频点ωi处的相位差为δφ(ωi)＝φ1(ωi)-φ2(ωi)或δφ(ωi)＝φ2(ωi)-φ1(ωi)；两子带相位做差后需进行解纠缠处理。
13、优选的：两子带在频点ωi处的相位差为δφ(ωi)＝φ1(ωi)-φ2(ωi)，若该相位差计算出非负整数丢点值，则在第二子带进行丢点操作；若该相位差计算出负整数丢点值，则在第一子带进行丢点操作；
14、或者，两子带在频点ωi处的相位差为δφ(ωi)＝φ2(ωi)-φ1(ωi)，若该相位差计算出非负整数丢点值，则在第一子带进行丢点操作；若该相位差计算出负整数丢点值，则在第二子带进行丢点操作。
15、优选的：构建整数丢点值计算数学模型：设定解纠缠后两子带各频率相位差为δφ(ω)，设定交叠带各频点频率为系统采样率为fs，由此可计算各频点单周期采样点个数为其中
16、交叠带统一整数丢点值为：
17、则
18、优选的：基于松弛法和分支定界法求解最优整数丢点值过程如下：
19、s1、对整数丢点值计算数学模型进行松弛处理，去掉变量整数限制根据凸优化理论求取松弛后目标函数b0的全局最优解；
20、s2、定义原目标函数最优解的上界为步骤s3和s4分支定界过程中得到的最小可行解；
21、s3、针对根问题b0的最优解，任选一个不符合整数条件的变量，记作xi,i∈{1,2}，其优化后的值定义为vi,i∈{1,2}；重新构造两个分支问题b1和b2，其与问题b0有相同目标函数，但所对应的约束条件分别为xi≤floor(vi)，xi≥floor(vi)+1，其中floor(·)为取整操作；
22、s4、比较分支问题优化结果，若其符合整数变量条件，寻找最小优化后目标函数值并定为新的上界；依照步骤s3，针对问题b1和b2，分别构造其所对应的分支问题，并求解；
23、s5、将目标函数值不在上、下界之间的分支问题去掉；
24、s6、重复步骤s3-s6，直至找到最优整数解，记为和y*。
25、优选的：两子带交叠处相位差方式为φ1(ωi)-φ2(ωi)，针对求解的子带间最优相对整数丢点值若其为正数，整数丢点值在第二子带执行；若其为负数，整数丢点值在第一子带执行；
26、或者，两子带交叠处相位差方式为φ2(ωi)-φ1(ωi)，针对求解的子带间最优相对整数丢点值若其为正数，整数丢点值在第一子带执行；若其为负数，整数丢点值在第二子带执行。
27、优选的：针对多交叠带的宽带交织采样系统，各子带整数丢点规则应先判断各交叠带计算出的相对整数丢点值的正负，从而确认所要进行整数丢点的子带位置，随后依据每一子带整数丢点需满足任意两子带交叠带处相对整数丢点数值不变原则计算各子带实际整数丢点值。
28、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
29、1)在相同采样率下，本专利技术利用交叠带处不同频点具有不同非整数倍周期采样点的特性进行两子带相位偏差补偿。参考最小公倍数原理，本专利技术为不同频点寻找到单一整数丢点值来同时适配交叠带处不同频点的相位差值，从而进行有效相位补偿。
30、2)相比传统基于整数延时/丢点+小数滤波+非线性相位补偿滤波的交叠带相位补偿方法，本专利技术只通过子带间整数丢点的方式达到与之相比拟的补偿效果，从而可以大大降低系统开发难本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于整数丢点的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：所述步骤A1中，通过正弦扫频方式计算各子带过渡带幅频响应，定义不同频点两子带之间幅度差为：M0(ω)和M1(ω)分别为数字角频率为ω时信号幅度值；
3.根据权利要求1所述的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：所述步骤A2中，将交叠带频率范围内频率划分N等份，所对应频点为{ω1,ω2,...ωN}；分别计算两子带相同频点所对应的正弦信号的初相，分别定义为φ1(ωi)和φ2(ωi)，其中ωi,i＝1,2,,N；两子带在频点ωi处的相位差为Δφ(ωi)＝φ1(ωi)-φ2(ωi)或Δφ(ωi)＝φ2(ωi)-φ1(ωi)；两子带相位做差后需进行解纠缠处理。
4.根据权利要求3所述的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：两子带在频点ωi处的相位差为Δφ(ωi)＝φ1(ωi)-φ2(ωi)，若该相位差计算出非负整数丢点值，则在第二子带进行丢点操作；若该相位差计算出负整数丢点值，则在
5.根据权利要求1所述的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：构建整数丢点值计算数学模型：设定解纠缠后两子带各频率相位差为Δφ(ω)，设定交叠带各频点频率为系统采样率为fs，由此可计算各频点单周期采样点个数为其中
6.根据权利要求1所述的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：基于松弛法和分支定界法求解最优整数丢点值过程如下：
7.根据权利要求6所述的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：两子带交叠处相位差方式为φ1(ωi)-φ2(ωi)，针对求解的子带间最优相对整数丢点值若其为正数，整数丢点值在第二子带执行；若其为负数，整数丢点值在第一子带执行；
8.根据权利要求1-7任一项所述的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：针对多交叠带的宽带交织采样系统，各子带整数丢点规则应先判断各交叠带计算出的相对整数丢点值的正负，从而确认所要进行整数丢点的子带位置，随后依据每一子带整数丢点需满足任意两子带交叠带处相对整数丢点数值不变原则计算各子带实际整数丢点值。
...【技术特征摘要】
1.基于整数丢点的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：所述步骤a1中，通过正弦扫频方式计算各子带过渡带幅频响应，定义不同频点两子带之间幅度差为：m0(ω)和m1(ω)分别为数字角频率为ω时信号幅度值；
3.根据权利要求1所述的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：所述步骤a2中，将交叠带频率范围内频率划分n等份，所对应频点为{ω1,ω2,...ωn}；分别计算两子带相同频点所对应的正弦信号的初相，分别定义为φ1(ωi)和φ2(ωi)，其中ωi,i＝1,2,,n；两子带在频点ωi处的相位差为δφ(ωi)＝φ1(ωi)-φ2(ωi)或δφ(ωi)＝φ2(ωi)-φ1(ωi)；两子带相位做差后需进行解纠缠处理。
4.根据权利要求3所述的宽带交织采样系统交叠带相位补偿方法，其特征在于：两子带在频点ωi处的相位差为δφ(ωi)＝φ1(ωi)-φ2(ωi)，若该相位差计算出非负整数丢点值，则在第二子带进行丢点操作；若该相位差计算出负整数...
【专利技术属性】
技术研发人员：候建操，张雪，张印，张跃，邓耀辉，周科吉，
申请(专利权)人：成都玖锦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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