CN108152573A - 一种低频信号功率获取方法 - Google Patents

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何靖
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R21/00—Arrangements for measuring electric power or power factor

Abstract

本发明公开了一种低频信号功率获取方法，首先搭建低频信号功率计算系统，包括：ADC模块、正交化处理模块、绝对值获取模块、数据比较模块、移位运算模块、数据点功率获取模块和功率获取模块；所述ADC模块在ADC芯片中运行，峰值求取模块、数据比较模块、移位运算模块和功率值输出模块在单片机中运行；ADC模块对低频信号进行模数转换；正交化处理模块对X(n)进行正交化处理；绝对值获取模块对Xi(n)、Xq(n)分别求绝对值；数据比较模块将Ca(n)、Cb(n)进行比较；移位运算模块对Cl(n)、Cs(n)进行移位操作；数据点功率获取模块对移位操作结果进行比较后输出所求数据点功率值；功率获取模块将Cm(n)求和、求均值，并归一化到阻抗R。本方法解决了传统低频信号功率检测指标低和经济性差的问题。

Description

一种低频信号功率获取方法
技术领域
本发明涉及一种信号功率获取方法，特别是一种低频信号功率获取方法。
背景技术
传统的低频信号功率检测一般采用检波器及指示电路或者专用仪器进行检测，采用检波器指示精度和动态范围比较差，专用仪器价格高、体积大，不容易易整合到小的系统中。
发明内容
本发明目的在于提供一种低频信号功率获取方法，解决了传统低频信号功率检测指标低和经济性差的问题。
一种低频信号功率获取方法，其具体步骤为：
第一步搭建低频信号功率计算系统
低频信号功率计算系统，包括：ADC模块、正交化处理模块、绝对值获取模块、数据比较模块、移位运算模块、数据点功率获取模块和功率获取模块；所述ADC模块在ADC芯片中运行，峰值求取模块、数据比较模块、移位运算模块和功率值输出模块在单片机中运行。
ADC模块的功能为：对中频信号进行模数转换
正交化处理模块的功能为：对X(n)进行正交化处理
绝对值获取模块的功能为：对Xi(n)、Xq(n)分别求绝对值
数据比较模块的功能为：将Ca(n)、Cb(n)绝对值进行比较；
移位运算模块的功能为：对Cl(n)、Cs(n)进行移位操作；
数据点功率获取模块的功能为：对移位操作结果进行比较后输出所求数据点功率
功率获取模块的功能为：对Cm(n)求和、求均值，并归一化到阻抗R
第二步ADC模块对低频信号进行模数转换
ADC模块以采样速率fs对中频信号X(t)进行采样，经过量化和编码，形成数字信号序列X(n)，其中fs为11.3MHz，t为时间参数，n为采样点数的索引值，n＝1,2，......1024；
第三步正交化处理模块对X(n)进行正交化处理
Xi(n)＝X(n)·cos(2πf0·n)
Xq(n)＝X(n)·sin(2πf0·n)
正交化处理生成i、q数据序列Xi(n)、Xq(n)，其中f0为数字基准频率
第四步绝对值获取模块对Xi(n)、Xq(n)分别求绝对值；
绝对值获取模块分别对Xi(n)、Xq(n)求绝对值，并把结果赋给新的变量Ca(n)、Cb(n)。
Ca(n)＝|Xi(n)|；Cb(n)＝|Xq(n)|
第五步数据比较模块将Ca(n)、Cb(n)进行比较
数据比较模块将Ca(n)、Cb(n)进行比较，并把比较结果赋给变量Cl(n)、Cs(n)
当Ca(n)>Cb(n)时,则Cl(n)＝Ca(n),Cs(n)＝Cb(n)；当Ca(n)≤Cb(n)时,则Cl(n)＝Cb(n)、Cs(n)＝Ca(n)。
第六步移位运算模块对Cl(n)、Cs(n)进行移位操作
移位运算模块对变量Cl(n)、Cs(n)进行移位操作，并赋给变量Ci(n)、Cq(n)：
Ci(n)＝Cl(n)+bitshift(Cs(n)，-3)
Cq(n)＝bitshift(Cl(n)，-1)+bitshift(Cl(n)，-2)+bitshift(Cl(n)，-4)
+bitshift(Cl(n)，-5)+bitshift(Cs(n)，-1)+bitshift(Cs(n)，-4)
其中，bitshift(a，k)为移位操作函数，k为正数时将a左移k位，k为为负数时将a右移‐k位。
第七步数据点功率获取模块对移位操作结果进行比较后输出所求数据点功率值
数据点功率获取模块对移位操作结果进行比较后输出所求数据点功率值Cm(n)：
当Ci(n)＞Cq(n)时,则Cm(n)＝Ci(n)，当Ci(n)≤Cq(n)时,则Cm(n)＝Cq(n)。
第八步功率获取模块将Cm(n)求和、求均值，并归一化到阻抗R
其中，R根据低频信号所在系统取值。
至此,实现了低频信号功率的获取。
本发明易于嵌入小的系统或者电路中，测量动态范围取决于ADC芯片动态范围，一般不小于40dB，通过对ADC芯片采集的数字序列进行运算得到信号功率，简单实用，指示精度高，硬件资源消耗少，性价比高。
具体实施方式
一种低频信号功率获取方法，其具体步骤为：
第一步搭建低频信号功率计算系统
低频信号功率计算系统，包括：ADC模块、正交化处理模块、绝对值获取模块、数据比较模块、移位运算模块、数据点功率获取模块和功率获取模块；所述ADC模块在ADC芯片中运行，峰值求取模块、数据比较模块、移位运算模块和功率值输出模块在单片机中运行。
ADC模块的功能为：对中频信号进行模数转换
正交化处理模块的功能为：对X(n)进行正交化处理
绝对值获取模块的功能为：对Xi(n)、Xq(n)分别求绝对值
数据比较模块的功能为：将Ca(n)、Cb(n)绝对值进行比较；
移位运算模块的功能为：对Cl(n)、Cs(n)进行移位操作；
点功率获取模块的功能为：对移位操作结果进行比较后输出所求数据点功率
功率获取模块的功能为：对Cm(n)求和、求均值，并归一化到阻抗R
第二步ADC模块对低频信号进行模数转换
ADC模块以采样速率fs对中频信号X(t)进行采样，经过量化和编码，形成数字信号序列X(n)，其中fs为11.3MHz，t为时间参数，n为采样点数的索引值，n＝1,2，......1024；
第三步正交化处理模块对X(n)进行正交化处理
Xi(n)＝X(n)·cos(2πf0·n)
Xq(n)＝X(n)·sin(2πf0·n)
正交化处理生成i、q数据序列Xi(n)、Xq(n)，其中f0为数字基准频率
第四步绝对值获取模块对Xi(n)、Xq(n)分别求绝对值；
绝对值获取模块分别对Xi(n)、Xq(n)求绝对值，并把结果赋给新的变量Ca(n)、Cb(n)。
Ca(n)＝|Xi(n)|；Cb(n)＝|Xq(n)|
第五步数据比较模块将Ca(n)、Cb(n)进行比较
数据比较模块将Ca(n)、Cb(n)进行比较，并把比较结果赋给变量Cl(n)、Cs(n)
当Ca(n)>Cb(n)时,则Cl(n)＝Ca(n),Cs(n)＝Cb(n)；当Ca(n)≤Cb(n)时,则Cl(n)＝Cb(n)、Cs(n)＝Ca(n)。
第六步移位运算模块对Cl(n)、Cs(n)进行移位操作
移位运算模块对变量Cl(n)、Cs(n)进行移位操作，并赋给变量Ci(n)、Cq(n)：
Ci(n)＝Cl(n)+bitshift(Cs(n)，-3)
Cq(n)＝bitshift(Cl(n)，-1)+bitshift(Cl(n)，-2)+bitshift(Cl(n)，-4)
+bitshift(Cl(n)，-5)+bitshift(Cs(n)，-1)+bitshift(Cs(n)，-4)
其中，bitshift(a，k)为移位操作函数，k为正数时将a左移k位，k为为负数时将a右移‐k位。
第七步数据点功率获取模块对移位操作结果进行比较后输出所求数据点功率值
数据点功率获取模块对移位操作结果进行比较后输出所求数据点功率值Cm(n)：
当Ci(n)＞Cq(n)时,则Cm(n)＝Ci(n)，当Ci(n)≤Cq(n)时,则Cm(n)＝Cq(n)。
第八步功率获取模块将Cm(n)求和、求均值，并归一化到阻抗R
其中，R根据低频信号所在系统取值。
至此,实现了低频信号功率的获取。

Claims (8)

1.一种低频信号功率获取方法，其特征在于具体步骤为：
第一步搭建低频信号功率计算系统
低频信号功率计算系统，包括：ADC模块、正交化处理模块、绝对值获取模块、数据比较模块、移位运算模块、数据点功率获取模块和功率获取模块；所述ADC模块在ADC芯片中运行，峰值求取模块、数据比较模块、移位运算模块和功率值输出模块在单片机中运行；
第二步ADC模块对低频信号对中频信号进行模数转换；
第三步正交化处理模块对X(n)进行正交化处理；
第四步绝对值获取模块对Xi(n)、Xq(n)分别求绝对值；
第五步数据比较模块将Ca(n)、Cb(n)绝对值进行比较；
第六步移位运算模块对Cl(n)、Cs(n)进行移位操作；
第七步数据点功率获取模块对移位操作结果进行比较后输出所求数据点功率值；
第八步功率获取模块将Cm(n)求和、求均值，并归一化到阻抗R；
至此，实现了低频信号功率的获取。
2.根据权利要求1所述的低频信号功率获取方法，其特征在于，第二步中，ADC模块对低频信号进行模数转换的过程为：
ADC模块以采样速率fs对中频信号X(t)进行采样，经过量化和编码，形成数字信号序列X(n)，其中fs为11.3MHz，t为时间参数，n为采样点数的索引值，n＝1,2，......1024。
3.根据权利要求1所述的低频信号功率获取方法，其特征在于，第三步中，正交化处理模块对X(n)进行正交化处理的过程为：
Xi(n)＝X(n)·cos(2πf0·n)
Xq(n)＝X(n)·sin(2πf0·n)
正交化处理生成i、q数据序列Xi(n)、Xq(n)，其中f0为数字基准频率。
4.根据权利要求1所述的低频信号功率获取方法，其特征在于，第四步中，绝对值获取模块对Xi(n)、Xq(n)分别求绝对值，
Ca(n)＝|Xi(n)|；Cb(n)＝|Xq(n)|
并把结果赋给新的变量Ca(n)、Cb(n)。
5.根据权利要求1所述的低频信号功率获取方法，其特征在于，第五步中，数据比较模块将Ca(n)、Cb(n)进行比较，并把比较结果赋给变量Cl(n)、Cs(n)
当Ca(n)>Cb(n)时,则Cl(n)＝Ca(n),Cs(n)＝Cb(n)；当Ca(n)≤Cb(n)时,则Cl(n)＝Cb(n)、Cs(n)＝Ca(n)。
6.根据权利要求1所述的低频信号功率获取方法，其特征在于，第六步中，移位运算模块对Cl(n)、Cs(n)进行移位操作，并赋给变量Ci(n)、Cq(n)：
Ci(n)＝Cl(n)+bitshift(Cs(n)，-3)
Cq(n)＝bitshift(Cl(n)，-1)+bitshift(Cl(n)，-2)+bitshift(Cl(n)，-4)
+bitshift(Cl(n)，-5)+bitshift(Cs(n)，-1)+bitshift(Cs(n)，-4)
其中，bitshift(a，k)为移位操作函数，k为正数时将a左移k位，k为为负数时将a右移‐k位。
7.根据权利要求1所述的低频信号功率获取方法，其特征在于，第七步中，数据点功率获取模块对移位操作结果进行比较后输出所求数据点功率值Cm(n)：
当Ci(n)＞Cq(n)时,则Cm(n)＝Ci(n)，当Ci(n)≤Cq(n)时,则Cm(n)＝Cq(n)。
8.根据权利要求1所述的低频信号功率获取方法，其特征在于，第八步中，功率获取模块将Cm(n)求和、求均值，并归一化到阻抗R的过程为：
其中，R根据低频信号所在系统取值。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5841909A (en) * 1993-06-28 1998-11-24 Nec Corporation Method of generating an orthogonal basis function set in an image processing system
CN1472904A (zh) * 2003-03-27 2004-02-04 东方通信科技发展有限公司 采用全数字agc的cdma接收机系统
CN101094039A (zh) * 2007-07-25 2007-12-26 北京中星微电子有限公司 正交信号能量计算电路
CN203414549U (zh) * 2013-09-09 2014-01-29 东莞市锐源仪器股份有限公司 一种超低功率测试功率表

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