CN108362939B - 一种线性调频信号的频域参数测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线性调频信号的频域参数测量方法，包括以下步骤：S1.时域数据获取：对信号进行时域划窗，将信号划分为多个数据段；S2.数据变换：对各数据段进行离散傅里叶变换，得到各数据段对应的子带频谱；S3.频谱内插：对各个子带频谱进行内插处理，得到各数据段对应的点数扩展后的频谱信号；S4.频谱时延：在点数扩展后的频谱信号上增加时域延时信息；S5.频谱综合：将带有时域延时信息的所有频谱信号进行频谱综合，恢复原始信号的完整频谱；S6.频域参数测量：利用恢复得到的完整频谱，进行频域参数测量。本发明利用短时频谱综合恢复出原始信号频谱，拟合出了原始信号更多的频谱信息，提高频率分辨率，进而提高带宽、起始频率的测量精度。

Description

一种线性调频信号的频域参数测量方法

技术领域

本发明涉及频域参数测量，具体是涉及一种线性调频信号的频域参数测量方法。

背景技术

在对空域信号侦测的过程中，为及时得到截获信号脉冲描述字中的频域参数，如带宽、起始频率或中心频率，短时傅里叶变换(STFT)是一种常用的处理方法；通过对信号在时域滑窗，将信号划分为时间较短的数据段，再对各短时信号进行DFT(离散傅里叶变换)得到子带频谱，分析其对应的频域信息，但是对于调制信号例如线性调频信号(LFM)，各短时数据段的频谱并不能准确反映原始完整信号的频域信息，图1为对窄数据窗口内信号进行频谱分析的示意图(短时信号频谱)，图2为原始信号频谱，对比两图可以看出，由各段频谱仅反映原始信号的部分频谱信息，且对各子带频谱参数的测量受频率分辨率等的影响，频率测量误差较大，由各子带测量参数进一步获取原始信号的带宽、中心频率等参数必定会带来较大误差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种线性调频信号的频域参数测量方法，利用短时频谱综合恢复出原始信号频谱，拟合出了原始信号更多的频谱信息，提高频率分辨率，进而提高带宽、起始频率的测量精度。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种线性调频信号的频域参数测量方法，包括以下步骤：

S1.时域数据获取：对信号进行时域划窗，将信号划分为多个时域的数据段x(n)，n＝0，1，…，N-1，每个数据段包含N个离散数据；

S2.数据变换：对每一个数据段进行离散傅里叶变换，得到各个数据段对应的子带频谱X(k)：

S3.频谱内插：对各个数据段对应的子带频谱X(k)进行内插处理，得到各数据段对应的点数扩展后的频谱信号X′(k)，所述频谱信号X′(k)为包含r*N个数据的频域信号，r为正整数；

S4.频谱时延：利用傅里叶变换的时域延时性质，在每一个数据段对应的频谱信号X′(k)上增加时域延时信息；

S5.频谱综合：将带有时域延时信息的所有频谱信号X′(k)进行频谱综合，恢复原始信号的完整频谱；

S6.频域参数测量：利用恢复得到的完整频谱，对原始信号进行频域参数测量。

其中，所述步骤S3包括以下子步骤：

S301.设x(n)中补(r-1)*N个零，r为正整数，得到r*N点的新序列x′(n)，则通过离散傅里叶变换，推导出x′(n)对应的频谱信号X′(k)：

可知，X′(k)为X(k)的线性加权；

S302.根据推导结果，在频域对X(k)进行内插，以得到所需的频谱信号X′(k)，所述频谱信号X′(k)为包含r*N个数据的频域信号。

其中，所述步骤S4包括以下子步骤：对于各个数据段，利用傅里叶变换的时域延时性质，将对应的频谱信号X′(k)上增加时域延时信息，得到：

DFT{}表示离散傅里叶变换，t表示时域窗口选取的第t个数据段，q表示时域窗口选取数据段的时间间隔，(t-1)q即为各数据段的延时信息；式中，

即为增加延时信息后的频谱信号。

本发明的有益效果是：本发明利用短时频谱综合恢复出原始信号频谱，拟合出了原始信号更多的频谱信息，提高频率分辨率，进而提高带宽、起始频率的测量精度。

附图说明

图1为窄数据窗口内信号频谱分析的示意图；

图2为原始信号频谱示意图；

图3为本发明的方法流程图；

图4为本发明实施例中的频谱恢复示意图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

如图3所示，一种线性调频信号的频域参数测量方法，包括以下步骤：

S1.时域数据获取：对信号进行时域划窗，将信号划分为多个时域的数据段x(n)，n＝0，1，…，N-1，每个数据段包含N个离散数据；

S2.数据变换：对每一个数据段进行离散傅里叶变换，得到各个数据段对应的子带频谱X(k)：

S3.频谱内插：对各个数据段对应的子带频谱X(k)进行内插处理，得到各数据段对应的点数扩展后的频谱信号X′(k)，所述频谱信号X′(k)为包含r*N个数据的频域信号，r为正整数；

S4.频谱时延：利用傅里叶变换的时域延时性质，在每一个数据段对应的频谱信号X′(k)上增加时域延时信息；

S5.频谱综合：将带有时域延时信息的所有频谱信号X′(k)进行频谱综合，拟合恢复原始信号的完整频谱；

S6.频域参数测量：利用恢复得到的完整频谱，对原始信号进行频域参数测量。

其中，所述步骤S3包括以下子步骤：

S301.设x(n)中补(r-1)*N个零，r为正整数，得到r*N点的新序列x′(n)，则通过离散傅里叶变换，推导出x′(n)对应的频谱信号X′(k)：

可知，在k＝m时，X′(k)为X(k)的线性加权，可进一步简化为

在k≠m时，X′(k)依然为X(k)的线性加权，只是权值较为复杂而已。

S302.根据推导结果，在频域对X(k)进行内插，以得到所需的频谱信号X′(k)，所述频谱信号X′(k)为包含r*N个数据的频域信号。

所述步骤S4包括以下子步骤：

对于各个数据段，利用傅里叶变换的时域延时性质，将对应的频谱信号X′(k)上增加时域延时信息，得到：

DFT{}表示离散傅里叶变换，t表示时域窗口选取的第t个数据段，q表示时域窗口选取数据段的时间间隔，(t-1)q即为各数据段的延时信息；式中，

即为增加延时信息后的频谱信号。

在本申请的实施例中，利用本申请的方法为一个带宽为40MHz的LFM信号综合恢复出的完整信号频谱，得到的结果如图4所示，对比图2可知，恢复出的频谱与原始频谱近似一致，由此可以精确测量出带宽、起始频率参数。

综上，本发明利用短时频谱综合恢复出原始信号频谱，拟合出了原始信号更多的频谱信息，提高频率分辨率，进而提高带宽、起始频率的测量精度。

Claims (2)

1.一种线性调频信号的频域参数测量方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.时域数据获取：对信号进行时域划窗，将信号划分为多个时域的数据段x(n)，n＝0，1，…，N-1，每个数据段包含N个离散数据；

S2.数据变换：对每一个数据段进行离散傅里叶变换，得到各个数据段对应的子带频谱X(k)：

S3.频谱内插：对各个数据段对应的子带频谱X(k)进行内插处理，得到各数据段对应的点数扩展后的频谱信号X′(k)，所述频谱信号X′(k)为包含r*N个数据的频域信号，r为正整数；

所述步骤S3包括以下子步骤：

S301.设x(n)中补(r-1)*N个零，r为正整数，得到r*N点的新序列x′(n)，则通过离散傅里叶变换，推导出x′(n)对应的频谱信号X′(k)：

可知，X′(k)为X(k)的线性加权；

S302.根据推导结果，在频域对X(k)进行内插，以得到所需的频谱信号X′(k)，所述频谱信号X′(k)为包含r*N个数据的频域信号；

S4.频谱时延：利用傅里叶变换的时域延时性质，在每一个数据段对应的频谱信号X′(k)上增加时域延时信息；

S5.频谱综合：将带有时域延时信息的所有频谱信号X′(k)进行频谱综合，恢复原始信号的完整频谱；

S6.频域参数测量：利用恢复得到的完整频谱，对原始信号进行频域参数测量。

2.根据权利要求1所述的一种线性调频信号的频域参数测量方法，其特征在于：所述步骤S4包括以下子步骤：

对于各个数据段，利用傅里叶变换的时域延时性质，将对应的频谱信号X′(k)上增加时域延时信息，得到：

DFT{}表示离散傅里叶变换，t表示时域窗口选取的第t个数据段，q表示时域窗口选取数据段的时间间隔，(t-1)q即为各数据段的延时信息；式中，

即为增加延时信息后的频谱信号。

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