信號(hào)組成,且這M個(gè)分量將頻率軸劃分成M個(gè)奈 奎斯特(Nyquist Zone,NZ)區(qū)域,相連區(qū)域間的頻率間隔為fs。
[0033] 在本實(shí)施例中,102具體可以實(shí)現(xiàn)為:
[0034] 1021,對(duì)所述線性調(diào)頻信號(hào)和所述本振信號(hào)進(jìn)行混頻得到輸出信號(hào)
[0035] 1022,將所述輸出信號(hào)流經(jīng)截止頻率為的低通濾波器,并得到所述低頻信號(hào)
其中, / 所述低通濾波器h(t)的頻域響應(yīng)為H(w),
且 r〇und( ?)為四舍五入運(yùn)算,e(t)為低頻噪聲且表達(dá)式為'
[0036] 在本實(shí)施例中,經(jīng)過(guò)調(diào)制和濾波后的y(t)仍然為線性調(diào)頻信號(hào),其調(diào)頻率與x(t) 相同,只是起始頻率不同,且y(t)含有多個(gè)起始頻率。例如:假設(shè)x(t)的帶寬在頻譜上占 據(jù)3個(gè)NZ(Nyquist Zone),則可以得到如圖2所示的x(t)和y(t)的時(shí)頻特性及二者對(duì)應(yīng) 的關(guān)系。
[0037] 在本實(shí)施例中,103具體可以實(shí)現(xiàn)為:
[0038] 1031,將所述低頻信號(hào)流經(jīng)采樣速率為的所述ADC,并得到離散數(shù)字序列
[0039] 1032,所述DSP將輔助信號(hào)gk(n) = eXp{j2 3ik0 (nTs)}與所述離散數(shù)字序列相 乘,并得到所述數(shù)字序列
t 其中,
>表示折疊的線性調(diào)頻信 號(hào),e' (n) = e(n)gk(n)表示噪聲信號(hào)。
[0040] 其中,y(n)的信號(hào)總能量是一個(gè)定值,當(dāng)且僅當(dāng)& = 時(shí),線性調(diào)頻信號(hào) 的功率譜取得最大值,此時(shí)對(duì)rk(n)信號(hào)進(jìn)行DCFT將會(huì)得到最大的譜峰值。因而根據(jù)k 值的變換和DCFT的結(jié)果便可知原線性調(diào)頻信號(hào)的所處的NZ區(qū)域,結(jié)合具體的DCFT峰值 位置可知原線性調(diào)頻信號(hào)的起始頻率和調(diào)頻率。例如:原始線性調(diào)頻信號(hào)x(t)的起始 頻率為5476Hz,調(diào)頻率為75Hz/s,信號(hào)的持續(xù)時(shí)間為ls,如圖4圖4左上圖為原始線性 調(diào)頻信號(hào)的時(shí)域圖,圖4右上圖為原始線性調(diào)頻信號(hào)的時(shí)頻特性圖。則x(t)在頻譜范圍 為[5476抱,5551抱],處于第10個(gè)似范圍([5376抱,5888抱])。則通過(guò)所提的附?1?,在 [-256Hz,256Hz]的范圍內(nèi),采樣信號(hào)r k(n)在k = 10時(shí)是一個(gè)起始頻率為100Hz,調(diào)頻率 為50Hz/s的線性調(diào)頻信號(hào),rk(n)時(shí)頻特性如圖4左下圖片所示,其DCFT結(jié)果如圖4右下 圖片所示,通過(guò)譜峰搜索即可估計(jì)出r k(n)的初始頻率和調(diào)頻率,結(jié)合k的值便可還原原始 信號(hào)的相關(guān)參數(shù);
[0041] 再例如:原始線性調(diào)頻信號(hào)x (t)的起始頻率為5476Hz,調(diào)頻率為500Hz/s, 信號(hào)的持續(xù)時(shí)間為ls,其時(shí)域和時(shí)頻特性圖如圖5左上和右上圖片所示。則x(t)在 頻譜范圍為[5676Hz, 5976Hz],占據(jù)了第10個(gè)NZ范圍([5376Hz, 5888Hz])和第11個(gè) NZ([5888Hz, 6400Hz])范圍。則通過(guò)所提的NYFR,在[-256Hz, 256Hz]的范圍內(nèi),采樣信號(hào) rk(n)在k = 10時(shí)是一個(gè)起始頻率為100Hz,調(diào)頻率為500Hz/s的線性調(diào)頻信號(hào),持續(xù)時(shí)間 為0. 824s^k(n)在k= 11時(shí)是一個(gè)起始頻率為0Hz,調(diào)頻率為500Hz/s,持續(xù)時(shí)間為0. 176s 的線性調(diào)頻信號(hào)。rk(n)時(shí)頻特性如圖5左下圖片所示(未畫出負(fù)半軸)。其在k = 10的 DCFT結(jié)果如圖5右下圖片所示,通過(guò)譜峰搜索即可估計(jì)出rk(n)的初始頻率和調(diào)頻率,結(jié)合 k的值便可還原原始信號(hào)的相關(guān)參數(shù)。
[0042] 在本實(shí)施例中,104具體可以實(shí)現(xiàn)為:通過(guò)逆離散Chirp傅里葉變換IDCFT根據(jù)所 述數(shù)字序列進(jìn)行信號(hào)重構(gòu),并得到所述線性調(diào)頻信號(hào)的估計(jì)值.
[0043]其中:
[0046] 其中,WN= exp(-j2Ji/N),k表示初始頻率的匹配參數(shù),1表示調(diào)頻率的匹配參數(shù), #表示所述線性調(diào)頻信號(hào)的DCFT在起始頻率和調(diào)頻率的二維平面上譜峰的峰值為,且 最大的旁瓣值不超過(guò)1。
[0047] 在本實(shí)施例中,對(duì)于一個(gè)離散信號(hào)x(n),其N點(diǎn)離散傅里葉變換(Discrete Fourier Transform,DFT)的定義為
,k = 1,2,…,N,其中 WN = exp (_j2 Jr /N) 〇
[0048] 與DFT的定義類似的,對(duì)于一個(gè)離散數(shù)字序列x(n),它的NDCFT的定義為
,k,1 G 1,2, ...,N
[0049] 其中,k表示初始頻率的匹配參數(shù),1表示調(diào)頻率的匹配參數(shù)。由XCFT的定義可知, DCFT可以具體實(shí)現(xiàn)為:在DFT核上乘上一個(gè)調(diào)頻率為變換參數(shù)的二次復(fù)指數(shù)項(xiàng),以匹配LFM 信號(hào)的起始頻率和調(diào)頻率。則對(duì)于一個(gè)離散的LFM信號(hào)
0 < UN-1,
可以得出: 即通LFM信號(hào)的DCFT在起始頻 / 率和調(diào)頻率的二維平面上會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的譜峰,峰值為# f而且最大的旁瓣值不超過(guò) 1。因而對(duì)某個(gè)LFM信號(hào)的DCFT在k,1平面進(jìn)行二維譜峰搜索即可完成對(duì)LFM的參數(shù)估計(jì), 再通過(guò)逆離散 Chirp 傅里葉變換(Inverse Discrete Chirp-Fourier Transform,IDCFT) 即可完成對(duì)LFM信號(hào)的恢復(fù)。其中,IDCFT的定義為
, 0彡n彡N-l〇
[0050]以如圖3所示的LFM為例說(shuō)明的DCFT的效果。LFM的初始頻率為76. 8Hz,調(diào)頻 率為125. 8Hz/s,信號(hào)持續(xù)時(shí)間為ls,采樣率為509Hz/s的。在圖3中,左上圖為信噪比為 10dB的信號(hào)幅度譜圖,右上圖為含噪信號(hào)的時(shí)頻特性圖。左下圖為含噪LFM信號(hào)的DCFT結(jié) 果,其中有一個(gè)明顯的譜峰。右下圖為左下圖的俯視圖,其中有一個(gè)明顯的譜峰,由此可見(jiàn) 譜峰所在的位置與信號(hào)的起始頻率和調(diào)頻率相對(duì)應(yīng)。
[0051] 本發(fā)明實(shí)施例提供的處理線性調(diào)頻信號(hào)的方法,對(duì)接收到的線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行混 頻處理并獲取低頻信號(hào),再通過(guò)所述ADC對(duì)所述低頻信號(hào)進(jìn)行采樣得到離散數(shù)字序列,并 由所述DSP根據(jù)所述離散數(shù)字序列得到數(shù)字序列,之后根據(jù)所述數(shù)字序列獲取所述線性調(diào) 頻信號(hào)的估計(jì)值。使得本發(fā)明方案能夠應(yīng)用在單ADC結(jié)構(gòu)的LFM信號(hào)采集系統(tǒng)中,并且分 析計(jì)算的流程簡(jiǎn)單,降低了方案的復(fù)雜度,減少了運(yùn)算處理資源的占用,從而在實(shí)現(xiàn)對(duì)于線 性調(diào)頻信號(hào)的分析處理的同時(shí)減少硬件成本。
[0052] 本發(fā)明實(shí)施例還提供一種如圖6所示的處理線性調(diào)頻信號(hào)的系統(tǒng)60,所述系統(tǒng)至 少包括信號(hào)接收模塊、直接數(shù)字合成器DDS、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)字信號(hào)處理器DSP、離 散Chirp傅里葉變換模塊DCFT ;所述信號(hào)接收模塊與所述ADC連接,所述ADC分別與所述 DDS和所述DSP連接,所述DCFT運(yùn)行在所述DSP上。
[0053] 所述信號(hào)接收模塊,用于接收線性調(diào)頻信號(hào);
[0054] 所述DDS,用于生成的本振信號(hào);
[0055] 所述ADC,用于在所述線性調(diào)頻信號(hào)和所述本振信號(hào)被混頻處理并獲取低頻信號(hào) 后,對(duì)所述低頻信號(hào)進(jìn)行采樣得到離散數(shù)字序列;
[0056] 所述DSP,用于根據(jù)所述離散數(shù)字序列得到數(shù)字序列;
[0057] 所述DCFT,用于根據(jù)所述數(shù)字序列獲取所述線性調(diào)頻信號(hào)的估計(jì)值。
[0058] 其中,所述信號(hào)接收模塊,具體用于接收的線性調(diào)頻信號(hào)
A表示所述線性調(diào)頻信號(hào)的幅度,&表示起 始頻率,y表示調(diào)頻率,9。表示初始相位,n(t)表示所述線性調(diào)頻信號(hào)所含的高斯白噪聲, f〇表示所述線性調(diào)頻信號(hào)的起始頻率f〇, y表示所述線性調(diào)頻信號(hào)的調(diào)頻率所述線性 調(diào)頻信號(hào)的帶寬小于fs,j表示復(fù)數(shù)運(yùn)算符,具體表示其為復(fù)指數(shù);
[0059] 并接收所述DDS生成的本振信號(hào),包括:
[0060] 所述DDS,具體用于生成的本振信號(hào)
其 中,0⑴表示正弦調(diào)頻信號(hào),M表示生成的本振信號(hào)的調(diào)制信號(hào)的數(shù)量,mfs+m0⑴表示 第m個(gè)調(diào)制信號(hào)的頻率。
[0061] 所述ADC,具體用于對(duì)所述線性調(diào)頻信號(hào)")和所述本振信號(hào)p(t)進(jìn)行混頻得到 輸出信號(hào)
[0062] 再將所述輸出信號(hào)流經(jīng)截止頻率為fs/2的低通濾波器h(t),并得到所述低頻信 號(hào) / 其中,所述低通濾波器h(t)的頻域響應(yīng)為H(w),
且 r〇und( ?)為四舍五入運(yùn)算,e(t)為低頻噪聲且表達(dá)式為
[0063] 所述ADC,具體還用于將所述低頻信號(hào)y(t)流經(jīng)采樣速率為fs的所述ADC,并得 到離散數(shù)字序列
[0064] 所述DSP,具體用于將輔助信號(hào)gk(n) = exp{j2