CN106018946B - 自适应功率检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自适应功率检测系统，其包括包络检波器、自适应周期检测模块、高速模数转换器、运算器；其方法包括从耦合口耦合出的调制信号中检测出具有周期性的电压包络信号；测量电压包络信号的周期，并将该周期传输至运算器；将电压包络信号转换为包络数字信号，并将包络数字信号传输至运算器；结合电压包络信号的周期对包络数字信号进行积分和平均计算，得到调制信号对应的平均功率；该自适应功率检测系统及方法能够准确检测出频率未知的调制信号的平均功率。
Description
技术领域
本发明涉及无线电领域，具体涉及一种自适应功率检测系统及检测方法。
背景技术
在各种输入信号动态范围较大的无线通信、传感器接口等系统中，尤其在无线通信系统中，由于信道的衰减和多径效应、以及接收机与发射台之间距离的不确定性，接收机接收到的信号的功率会在很大范围内波动，因此常需对调制信号的平均功率进行检测；目前，现有技术中的功率检测技术只能对频率已知的调制信号的平均功率进行检测，而对于频率未知的调制信号，则不能准确检测出其平均功率。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的自适应功率检测系统及检测方法能够准确检测出频率未知的调制信号的平均功率。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：提供一种自适应功率检测系统，其包络检波器，用于接收从耦合口耦合出的调制信号，并检测出调制信号中具有周期性的电压包络信号；自适应周期检测模块，用于接收包络检波器检测到的电压包络信号，并测量电压包络信号的周期；高速模数转换器，用于接收包络检波器上传的电压包络信号，并将其转换为包络数字信号；以及运算器，用于接收自适应周期检测模块上传的电压包络信号的周期和高速模数转换器上传的包络数字信号，并结合电压包络信号的周期对接收到的包络数字信号进行积分和平均计算。
进一步地，自适应周期检测模块包括数字信号处理器，用于将电压包络信号转换为离散时间信号；滤波器，用于接收数字信号处理器上传的离散时间信号，并对其进行滤波；以及单片机，与滤波器连接，用于识别与测量滤波后的离散时间信号。
还涉及一种自适应功率检测方法，其采用的技术方案包括如下步骤：
a、从耦合口耦合出的调制信号中检测出具有周期性的电压包络信号；
b、测量电压包络信号的周期，并将所述周期传输至运算器；
c、将电压包络信号转换为包络数字信号，并将包络数字信号传输至运算器；
d、结合电压包络信号的周期对包络数字信号进行积分和平均计算，得到调制信号对应的平均功率。
进一步地，测量电压包络信号的周期时进一步包括：将电压包络信号转换为离散时间信号，并对接收到的离散时间信号进行滤波，再识别与测量滤波后的离散时间信号，得到电压包络信号的周期。
进一步地，测量电压包络信号的周期的方法为：设x(t)为数字信号处理器接收所述电压包络信号的连续时间，x(n)为对连续时间x(t)以τ为时间间隔采样并量化得到的序列，y(n)＝x(n+m)是x(n)的延迟，L为预估周期对应的采样点数的最大值；其中，n和m均为非负整数；设实际的电压包络信号接收时间大于电压包络信号可能存在的预估周期的二倍，且这段时间内的采样点数为M，则
L≤[M/2]，m≤L；
设
此时x(n)与y(n)的相关系数可表示为：
则
在M个采样点内，若存在m＝m0，使得x(n)＝y(n)＝x(n+m0)；n＝1，2，…L，m0≤L/2；即在采样时间段内，x(n)具有周期性，且周期为m0；在同步采样的情况下，rxy(m0)＝1,x(t)的周期为T＝m0τ；在非同步采样情况下，rxy(m)在[1～L]上有小于1的最大值rxy(N)，其中N是[1～L]上的整数，这时可将电压包络信号的周期视为T＝Nτ，其误差的绝对值不超过τ。
本发明的有益效果为：该自适应功率检测系统及方法对包络检波器检出的具有周期性的电压包络信号，进行自适应周期检测处理，测量电压包络信号的周期，并将所得的周期输入到运算器，触发运算器对从模数转换器接收到的包络数字信号进行积分平均计算，从而得到调制信号对应的平均功率，该检测系统及方法有效地实现了对频率未知调制信号平均功率的准确检测。
附图说明
图1为自适应功率检测系统的框架示意图。
图2为自适应周期检测系统的框架示意图。
图3为自适应周期检测方法的周期识别和测量的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一种实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，该自适应功率检测系统包括包络检波器、自适应周期检测模块、高速模数转换器、运算器；其中，高速模数转换器具有信号的高速采样保持功能，包络检波器用于接收从耦合口耦合出的调制信号，并检测出其中具有周期性的电压包络信号；自适应周期检测模块用于接收包络检波器检测到的电压包络信号，并测量电压包络信号的周期。
高速模数转换器与电压包络检波器连接，用于接收包络检波器上传的电压包络信号，并将其转换为包络数字信号；运算器分别与自适应周期检测模块和高速模数转换器连接，用于接收自适应周期检测模块上传的电压包络信号的周期和高速模数转换器上传的包络数字信号，并结合电压包络信号的周期对接收到的包络数字信号进行积分和平均计算。
在具体实施中，包络检波器检测出从耦合口耦合出调制信号的电压包络信号，将该电压包络信号送入到自适应周期检测模块中，测量出该电压包络信号的周期，并将测量所得的周期值送入到运算器中，并同时触发运算器对从模数转换器接收到的包络数字信号进行积分，计算电压包络信号的平均电压，从而得到调制信号对应的平均功率。
该自适应功率检测系统将高速模数转换器和自适应周期检测模块相结合，针对包络检波器检出的具有周期性电压包络信号进行平均功率测量，有效地实现了对频率未知调制信号平均功率的准确检测。
自适应周期检测模块包括数字信号处理器、滤波器和单片机；其中，数字信号处理器用于电压包络信号转换为离散时间信号，并传输该离散时间信号；滤波器用于接收数字信号处理器上传的离散时间信号，并对其进行滤波；单片机与滤波器连接，用于识别与测量滤波后的离散时间信号。
根据自适应功率检测方法，其采用的技术方案包括如下步骤：
a、从耦合口耦合出的调制信号中检测出具有周期性的电压包络信号；在具体实施中，通过包络检波器接收从耦合口耦合出的调制信号，并检测出其中具有周期性的电压包络信号，再将该电压包络信号送入到自适应周期检测模块中。
b、测量电压包络信号的周期，并将所述周期传输至运算器；在具体实施中，测量电压包络信号的周期时，先将电压包络信号转换为离散时间信号，并对接收到的离散时间信号进行滤波，再识别与测量滤波后的离散时间信号，得到电压包络信号的周期，并将测量所得的周期值送入到运算器中；
如图1和图3所示，在具体实施中，测量电压包络信号的周期的方法为，设
x(t)为数字信号处理器接收所述电压包络信号的连续时间，x(n)为对连续时间x(t)以τ为时间间隔采样并量化得到的序列，y(n)＝x(n+m)是x(n)的延迟，L为预估周期对应的采样点数的最大值；其中，n和m均为非负整数；设实际的电压包络信号接收时间大于电压包络信号可能存在的预估周期的二倍，且这段时间内的采样点数为M，则
L≤[M/2]，m≤L；
设
此时x(n)与y(n)的相关系数可表示为：
则
在M个采样点内，若存在m＝m0，使得x(n)＝y(n)＝x(n+m0)；n＝1，2，…L，m0≤L/2；即在采样时间段内，x(n)具有周期性，且周期为m0；在同步采样的情况下，rxy(m0)＝1,x(t)的周期为T＝m0τ；在非同步采样情况下，rxy(m)在[1～L]上有小于1的最大值rxy(N)，其中N是[1～L]上的整数，这时可将电压包络信号的周期视为T＝Nτ，其误差的绝对值不超过τ。
然而，在实际工程应用中，并不存在理想的周期信号，加之现有的采样技术无法实现同步采样，故，实际信号的rxy只可能接近1不可能等于1.因而通常在实际信号周期性判别中，rxy会被设定为一个接近于1的标准值来作为判别依据。
c、将电压包络信号转换为包络数字信号，并将所述包络数字信号传输至运算器；在具体实施中，通过高速模数转换器将接收到的电压包络信号转换为包络数字信号，并将该包络数字信号传输至运算器中。
d、结合所述周期对包络数字信号进行积分和平均计算，得到所述调制信号对应的平均功率；在具体实施中，当运算器接收到来自模数转换器传输的包络数字信号和自适应周期检测模块的电压包络信号周期时，以测得周期对包络数字信号进行积分和平均处理，得到采样电压包络的电压平均值，从而得到对应的信号的平均功率值。
在具体实施中，该自适应功率检测方法对包络检波器检出的具有周期性电压包络信号进行平均功率测量，实现了对频率未知调制信号平均功率的准确检测。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将使显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制与本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖性特点相一致的最宽的范围。
Claims (4)
1.一种自适应功率检测系统，其特征在于，包括：
包络检波器，用于接收从耦合口耦合出的调制信号，并检测出调制信号中具有周期性的电压包络信号；
自适应周期检测模块，用于接收所述包络检波器检测到的电压包络信号，并测量所述电压包络信号的周期；
高速模数转换器，用于接收包络检波器上传的电压包络信号，并将其转换为包络数字信号；以及
运算器，用于接收所述自适应周期检测模块上传的电压包络信号的周期和所述高速模数转换器上传的包络数字信号，并结合所述电压包络信号的周期对接收到的包络数字信号进行积分和平均计算；
所述测量电压包络信号的周期的方法为：
设x(t)为数字信号处理器接收所述电压包络信号的连续时间，x(n)为对连续时间x(t)以τ为时间间隔采样并量化得到的序列，y(n)＝x(n+m)是x(n)的延迟，L为预估周期对应的采样点数的最大值；其中，n和m均为非负整数；设实际的电压包络信号接收时间大于电压包络信号存在的预估周期的二倍，且这段时间内的采样点数为M，则
L≤[M/2]，m≤L；
设
此时x(n)与y(n)的相关系数表示为：
则
在M个采样点内，若存在m＝m0，使得x(n)＝y(n)＝x(n+m0)；n＝1，2，…L，m0≤L/2；即在采样时间段内，x(n)具有周期性，且周期为m0；在同步采样的情况下，rxy(m0)＝1,x(t)的周期为T＝m0τ；在非同步采样情况下，rxy(m)在[1～L]上有小于1的最大值rxy(N)，其中N是[1～L]上的整数，这时将电压包络信号的周期视为T＝Nτ，其误差的绝对值不超过τ。
2.根据权利要求1所述的自适应功率检测系统，其特征在于：所述自适应周期检测模块包括：
数字信号处理器，用于将电压包络信号转换为离散时间信号；
滤波器，用于接收数字信号处理器上传的离散时间信号，并对其进行滤波；以及
单片机，与所述滤波器连接，用于识别与测量滤波后的离散时间信号。
3.一种基于权利要求1或2所述的自适应功率检测系统的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、从耦合口耦合出的调制信号中检测出具有周期性的电压包络信号；
b、测量电压包络信号的周期，并将所述周期传输至运算器；
c、将电压包络信号转换为包络数字信号，并将所述包络数字信号传输至运算器；
d、结合所述电压包络信号的周期对包络数字信号进行积分和平均计算，得到所述调制信号对应的平均功率。
4.根据权利要求3所述的自适应功率检测方法，其特征在于：测量所述电压包络信号的周期时，进一步包括：
将电压包络信号转换为离散时间信号，并对接收到的离散时间信号进行滤波，再识别与测量滤波后的离散时间信号，得到所述电压包络信号的周期。
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