1理論基礎
1.1正交雙通道取包絡
為了方便處理,在此假設待處理的信號都是正交雙通道的,如果輸入信號不是正交雙通道信號,那么可以通過如下處理來獲得正交雙通道信號。假設輸入信號的表達式如下
通過三角公式的積化和差可得
同樣可以用平方求和法來取包絡。
1.2信道設置
信道設置,共有兩種類型的信道模型,這里信道都是正頻域信道。一種是16通道,另一種是32通道;信道總帶寬均為200MHz(-100~100MHz)。當通道數是16時,第1通道的低通濾波器通道帶寬設置為-3.125~3.125MHz,該通道右過渡帶為3.125~3.5MHz,這樣每個相鄰通道有一定的交疊,交疊區(qū)的帶寬為0.375MHz;第1通道的中心頻率為6.25MHz,通帶是6.25MHz,有兩個過渡帶,左過渡帶與第1通道的右過渡帶重疊。以此類推,中心頻率以6.25MHz遞增,通帶寬度為恒定6.25MHz,每一個通道有兩個過渡帶,左過渡帶與前一個通道的右過渡帶重疊。當通道數是32時,第1通道的帶寬為-1.5625~1.5625MHz,該通道的右過渡帶為1.5625~1.75MHz,交疊區(qū)帶寬為0.1875MHz;第2通道的中心頻率為3.125MHz,有兩個過渡帶,左過渡帶與第1通道的右過渡帶重疊。以此類推,中心頻率以3.125MHz遞增,通帶寬度為一恒定值3.125MHz,每一個通道有兩個過渡帶,左過渡帶與前一個通道的右過渡帶重疊。圖1和圖2為16通道和32通道的頻域圖。
1.3輸入信號形式
調頻信號帶寬恒定為80MHz,起始頻率為5MHz,截止頻率為85MHz。調頻方式分成3種:線性調頻、三角調頻和正弦調頻。調頻信號的通用公式如式(10)和式(11)所示。
式中,A表示信號的幅度;KFM表示調頻參數;具體值需要根據具體信號計算;s(τ)表示調諧方式函數。
2測試流程
根據分析,在16通道中,第1通道與第16通道沒有信號輸出。第2通道與第15通道有部分信號輸出,第3通道到第14通道都被信號完全覆蓋;在32通道中,第1,2,35和36通道沒有信號輸出,第3和34通道有部分信號輸出,其他通道都被信號完全覆蓋。在實際設計中,如果該通道有信號就默認為該通道頻域完全被覆蓋。但實際情況中卻不是這樣的,有些通道只有部分信號,輸出的包絡就比較小,這樣就會導致出現異常值。
測試過程分成6步:產生待測信號、信道劃分、信號濾波、求取信號包絡、優(yōu)化處理,求調諧率,其中,優(yōu)化處理是指剔除極大值和極小值,這時剔除應該有個范圍,而不是一個簡單的極值,在這里波動范圍設為極值的1%。求調諧率用的方法是用公式μ=B/τ,式中,τ是包絡的脈寬;B是單個通道的帶寬。如果信號在該通道內覆蓋很小,那么用包絡取出的τ很小,進而會影響調諧率的測量。最好的辦法就是將改異常的μ值剔除,剔除的時候會存在這樣的問題,如果在兩個邊界通道中信號覆蓋度相差太遠,即使有優(yōu)化處理,輸出必然還會有一個歧義值。上述方式求出的只是μ的絕對值,可以通過通道信號輸出前后來判斷正負,如果fnow>fbe,μ為正;否則μ為負。
3測試結果與分析
3.1線性調頻信號測試
線性調頻信號的脈寬為16ms,由此可知,調諧系數KFM為5×109。圖4為16和32通道的測試結果。
從圖4中兩個信道測得的調諧率可以判斷出調諧方式是線性調頻。將16和32通道的輸出進行比較,可以看出32通道的輸出更加光滑。在16通道下測得的線性調諧系數為5.05×109;在32通道下測得線性調頻的調諧系數為5.65×109;計算可得,32通道的調諧率誤差約為13%,16通道的誤差約為1%。
3.2三角調頻信號測試
三角調頻信號脈寬為16ms,由此可知,調諧系數KFM為1×1010。圖5為16和32通道的測試結果。從圖5兩個信道測得的調諧率可以判斷出調諧方式是三角調頻。將16和32通道的輸出進行比較,可以看出32通道的輸出更加光滑。16通道時測得的調諧系數是1.04×1010,32通道時測的調諧系數為1.15×1010;16通道調諧率測量誤差約為4%,32通道調諧率測量誤差約為15%。
3.3正弦調頻信號
正弦調頻脈寬為8ms,調諧系數KFM為40×106。圖6為16和32通道的測試結果。
根據測試得到的調諧率可以看成是對一個正弦函數進行求導所得。將16和32通道的輸出進行比較,可以看出32通道的輸出更加光滑。此時16通道的正弦調諧系數為46×106,32通道的正弦調諧系數為50×106,通過計算可以得到16通道測正弦調頻的測量誤差約為15%,32通道時正弦調頻的測量誤差約為25%。
4結束語
在同一種調頻方式下的信號,通過通道個數不同的信道,調諧率測量誤差不同,在通道個數越多的情況下測量誤差越大,上述3組測量結果可以說明這個問題。這種情況下的誤差主要由τ產生,即τ是受到調諧方式的影響。在不同形式的調頻信號在相同的信道化條件下,正弦調頻的調諧率測量誤差最大,線性調頻的測量誤差最?。贿@也進一步說明調諧率的測量誤差受調諧方式的影響。通道數越多輸出越平滑,越容易判斷出調諧方式??傊?,通道數過多影響調諧系數的測量,通道數過少對調諧方式的判斷會存在影響。