CN104967491A - 多通道幅相测试系统信号接收处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多通道幅相测试系统信号接收处理方法，属于通信系统信号接收处理技术领域。本发明方法中接收端通过串并转换、多路数字下变频、多相滤波、根升余弦滤波、抽取、数字匹配滤波以及捕获等功能，实现对于直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)信号的幅度相位测量，本发明方法提高了电子测量系统对多路波束信号进行并行处理的效率，能够在接收端达到较高的测量精度，并且有利于硬件实现。

Description

多通道幅相测试系统信号接收处理方法

技术领域

本发明涉及一种多通道幅相测试系统信号接收处理方法，属于通信系统信号接收处理技术领域。

背景技术

在实际的相控阵天线系统中，由于存在着随机的幅度与相位误差，天线阵上各单元激励电流的幅度和相位不可能完全保持一致。引起这些随机幅相误差的原因很多，但是不管是哪种原因引起的误差，归根结底都可以用幅相误差来表示。能够准确的测量出幅相信息的设备是天线系统中的重点。而在幅相测量系统中，接收端的信号处理方法则显得至关重要。

对于一般的通用测试系统，如矢量网络分析仪，由于其接收端采用参考接收机与测量接收机的处理方法，一般只能用于双端口的幅相测量。对于多个通道之间的幅相关系来说，用矢量网络分析仪来测量，会有很繁琐重复的测量过程，因此在多通道幅相测量的情况下，应该采用特定的方法去测量，其接收信号也应该有相应的处理方法去实现多通道情况下的测量。

对于通信系统来说，一般不太关心其幅度相位等信息。而测量系统中，信号的幅度相位关系是非常重要的信息。在通信系统的信号处理过程中，某些过程可以有助于得到信号的幅相关系。所以利用通信系统的信号处理方式，能简便快捷地处理传统测试设备繁琐的测量过程。

发明内容

本发明的目的是为解决测量过程繁琐重复的问题，提供一种多通道幅相测试系统接收信号处理方法。接收端通过串并转换、多路数字下变频、多相滤波、根升余弦滤波、抽取、数字匹配滤波以及捕获等功能，实现对于直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)信号的幅度相位测量，并且目前经过验证该处理方法能在节省硬件资源的情况下达到很高的测量精度。

本发明是通过以下技术方案实现的。

一种多通道幅相测试系统信号接收处理方法，其信号处理流程如下：

步骤一、信号采集端通过高速数模转换(ADC)采样、串并转换后得到多路数字信号，将采样后的多路数字信号进行正交下变频。

步骤二、将经过正交下变频以后的并行多路信号通过多相滤波器，滤除信号中混杂的多余频率分量，得到基带信号。

步骤三、基带信号经过抽取使得采样速率下降到m倍chip速率后，送入根升余弦滤波器，将根升余弦滤波器的输出分别送入多路并行数字匹配滤波器组(DMF)，其中每一个数字匹配滤波器对应于一个波束分量的扩频码。

步骤四、在第i路匹配滤波器输出信号进行码捕获和寻找相关峰，得到第i个(i＝1,2，…，n；n为总的待测波束数)波束的判决统计量序列S_i(m)，对S_i(m)做M次相干积累，得到第i路波束分量的名义功率和名义相位估值如下：

${\hat{P}}_i={\left|\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{S}_i\left(m\right)\right|}^2$

${\widehat{\mathrm{\φ}}}_i=\arg \[{\mathrm{\Σ}}_{m=1}^M{S}_i\left(m\right)\]$

步骤五、对全部n个待测波束按照步骤四的方法操作，取步骤四中名义功率最大的一个波束为参考波束并分别记为名义功率和名义相位则其他n-1个待测波束的任意第j路用dB作单位的相对功率和相对相位表示为：

${\[{\stackrel{\‾}{P}}_j\]}_{dB}=10\×\lg \left(\frac{{\hat{P}}_j}{{\stackrel{\‾}{P}}_{ref}}\right)$

其中和分别表示步骤四种测得的各路波束分量的名义功率和名义相位。

通过上述五个步骤，实现对于DS-CDMA信号的处理，并且测量出其中各个波束分量的幅度和相位。

有益效果

本发明方法提高了电子测量系统对多路波束信号进行并行处理的效率，能够在接收端达到较高的测量精度，并且有利于硬件实现。

附图说明

图1是本发明中多通道幅相测试系统接收信号处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明和详细描述。

图1是整个多通道幅相测试系统接收信号处理流程图。输入数据为经过ADC采样的中频或射频信号，之后的信号处理方法包括数字下变频，多相滤波，抽取滤波根升余弦滤波，数字匹配滤波以及码捕获。

由图1可见，经过模数转换(ADC)采样后进入FPGA的数字信号经过串并转换以后，首先要进行数字下变频到基带后进行滤波，同时将采样率降到基带信号码片速率的m倍(m视具体设计而定，典型值为16、32)。在这里，采用直接数字频率合成(DDS)对多个同频或非同频的波束信号进行正交数字下变频，过程中只有DDS的频率控制字发生变化。

由于经过串并转换以后，信号由一路变为n路，相应的经过正交数字下变频后的信号也是由n路信号组成，所以，需要通过多相滤波器对n路信号进行滤波，滤除基带信号带宽以外的杂波信号，此时，信号的采样率仍然比较高，需要通过抽取滤波器将信号的采样率降至DS-CDMA信号chip速率的16倍。本实施例中，DS-CDMA信号chip速率为10kcps，经过抽取滤波以后信号的采样率被降至160k sample/s。在这种采样率下，能够在硬件内部对信号进行各种处理。

由于发送端的DS-CDMA信号采用的是根升余弦滤波器，故接收端也采用相同的根升余弦滤波器去实现波形的匹配。根升余弦滤波器的输出将被送入多路并行的DMF，每一路DMF对相应波束进行码捕获和寻找相关峰，可得到每个波束的判决统计量序列S_i(m)，再按照发明内容中所述的步骤对判决统计量序列S_i(m)进行处理，即可实现对于DS-CDMA信号的处理，并且测量出其中各个波束分量的幅度和相位。

以上所述为本发明的较佳实施例而已，本发明不应该局限于该实施例和附图所公开的内容。凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。

Claims (1)

1.多通道幅相测试系统信号接收处理方法，其特征在于：具体方法如下：

步骤一、信号采集端通过高速数模转换采样、串并转换后得到多路数字信号，将采样后的多路数字信号进行正交下变频；

步骤二、将经过正交下变频以后的并行多路信号通过多相滤波器，滤除信号中混杂的多余频率分量，得到基带信号；

步骤三、基带信号经过抽取使得采样速率下降到m倍chip速率后，送入根升余弦滤波器，将根升余弦滤波器的输出分别送入多路并行数字匹配滤波器组，其中每一个数字匹配滤波器对应于一个波束分量的扩频码；

步骤四、在第i路匹配滤波器输出信号进行码捕获和寻找相关峰，得到第i个波束的判决统计量序列S_i(m)，i＝1,2，…，n；n为总的待测波束数；对S_i(m)做M次相干积累，得到第i路波束分量的名义功率和名义相位估值如下：

$\begin{array}{c}{\hat{P}}_i={\left|\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{S}_i\left(m\right)\right|}^2\\ {\widehat{\mathrm{\φ}}}_i=\arg \[{\mathrm{\Σ}}_{m=1}^M{S}_i\left(m\right)\]\end{array}$

步骤五、对全部n个待测波束按照步骤四的方法操作，取步骤四中名义功率最大的一个波束为参考波束并分别记为名义功率和名义相位则其他n-1个待测波束的任意第j路用dB作单位的相对功率和相对相位表示为：

其中和分别表示步骤四种测得的各路波束分量的名义功率和名义相位；

通过上述五个步骤，实现对于DS-CDMA信号的处理，并且测量出其中各个波束分量的幅度和相位。