CN109581049A - 用于跳频信号的相位相干分析的测量设备和方法 - Google Patents

用于跳频信号的相位相干分析的测量设备和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于跳频信号的相位相干分析的测量设备和方法。所述测量设备包括：信号获取单元以及分析单元。其中，所述信号获取单元被配置为获取同相/正交相位信号(I/Q信号)，并向所述分析单元提供所述I/Q信号；所述分析单元被配置为基于提供的所述I/Q信号，在标称跳频频率处检测跳频事件。除此之外，所述分析单元还被配置为指定关于所述跳频事件的至少一个公共参考频率。

Description

用于跳频信号的相位相干分析的测量设备和方法
技术领域
本发明涉及一种测量设备，尤其是一种频谱分析仪，以及涉及一种用于跳频信号(诸如雷达信号)的相位相干分析的测量方法。
背景技术
通常，当使用跳频信号(诸如雷达信号)的应用越来越多时，存在对测量设备(特别是频谱分析仪或示波器或其它分析设备)以及对用于验证生成、发送、接收或处理这种跳频信号的被测设备的正确运作的测量方法的增长的需求。
US7,248,620B2公开了一种跳频方法，在该方法中，以突然变化的传输频段(跳频)来传输数据，其中根据编织码对连续频段中的数据进行编码，该编织码包括外部卷积码和内部卷积码的串联。由于根据该跳频方法，没有指定公共参考频率，因此可能出现误差，这可能导致故障。
发明内容
因此，需要提供一种用于验证使用跳频信号的被测设备的正确运作的测量设备和测量方法，由此避免误差。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于跳频信号的相位相干分析的测量设备，所述测量设备包括：信号获取单元以及分析单元。其中，所述信号获取单元被配置为获取同相/正交相位信号(I/Q信号)，以及向所述分析单元提供所述I/Q信号；所述分析单元被配置为基于提供的所述I/Q信号在标称跳频频率处检测跳频事件(occurrence)。除此之外，所述分析单元还被配置为指定关于所述跳频事件的至少一个公共参考频率。有利地，可以验证使用跳频信号的被测设备的正确运作，由此减小或完全避免误差。
根据第一方面的第一优选实现形式，所述至少一个公共参考频率基于用户定义的值或基于所述跳频事件中的至少一个跳频事件。有利地，可以以最灵活和有效的方式研究各种被测设备。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述分析单元还被配置为指定关于由所述分析单元检测到的所述跳频事件的至少一个公共参考相位。有利地，可以验证使用跳频信号的被测设备的正确运作，由此将误差进一步减小到最小或完全避免误差。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述至少一个公共参考相位基于由所述分析单元检测到的所述跳频事件中的至少一个跳频事件。有利地，可以以最灵活和有效的方式研究各种被测设备。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述分析单元还被配置为基于由所述分析单元检测到的所述跳频事件的至少一个时间戳、由所述分析单元指定的所述至少一个公共参考频率、以及所述至少一个公共参考相位，计算随时间的相干参考相位轨迹。有利地，借助于相干参考相位轨迹，可以进一步提高相位相干分析的效率。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述分析单元包括相位累加器，并且其中，借助于由所述相位累加器提供的信息，所述分析单元推断所述相干参考相位轨迹。有利地，可以预测相干参考相位轨迹。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述分析单元还被配置为计算所述相干参考相位轨迹相对所述至少一个公共参考相位的偏差。有利地，可以确定关于被测设备的故障的基准。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述测量设备还包括显示单元，其中，所述显示单元被配置为将所述偏差显示为至少一个测量结果。有利地，用户可以看到关于被测设备的故障基准。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述分析单元还被配置为将以下的进一步处理操作中的至少一个处理操作应用于所述偏差：关于所述偏差的统计特征来研究所述偏差、进行趋势分析、将所述偏差拟合到任意曲线或用户定义的曲线。有利地，可以进一步研究关于被测设备的故障基准。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于跳频信号的相位相干分析的测量方法，所述测量方法包括获取同相/正交相位信号(I/Q信号)；基于所述I/Q信号在标称跳频频率处检测跳频事件；以及指定关于所述跳频事件的至少一个公共参考频率的步骤。有利地，可以验证使用跳频信号的被测设备的正确运作，从而减小或完全避免误差。
根据第二方面的第一优选实现形式，所述至少一个公共参考频率基于用户定义的值或基于所述跳频事件中的至少一个跳频事件。有利地，可以以最灵活和有效的方式研究各种被测设备。
根据第二方面的另一优选实现形式，所述方法还包括指定关于检测到的所述跳频事件的至少一个公共参考相位的步骤。有利地，可以验证使用跳频信号的被测设备的正确运作，从而将误差进一步减小到最小或完全避免误差。
根据第二方面的另一优选实现形式，所述至少一个公共参考相位基于检测到的所述跳频事件中的至少一个跳频事件。有利地，可以以最灵活和有效的方式研究各种被测设备。
根据第二方面的另一优选实现形式，所述方法还包括基于检测到的所述跳频事件的至少一个时间戳、指定的所述至少一个公共参考频率、以及指定的所述至少一个公共参考相位，计算随时间的相干参考相位轨迹的步骤。有利地，借助于相干参考相位轨迹，还可以增加相位相干分析的效率。
根据第二方面的另一优选实现形式，所述方法还包括使用相位累加器以便借助于由所述相位累加器提供的信息推断所述相干参考相位轨迹的步骤。有利地，可以预测相干参考相位轨迹。
根据第二方面的另一优选实现形式，所述方法还包括计算所述相干参考相位轨迹相对所述至少一个公共参考相位的偏差的步骤。有利地，可以确定关于被测设备的故障的基准。
根据第二方面的另一优选实现形式，所述方法还包括将所述偏差显示为至少一个测量结果的步骤。有利地，用户可以看到关于被测设备的故障基准。
根据第二方面的另一优选实现形式，所述方法还包括将以下的进一步处理操作中的至少一个处理操作应用于所述偏差的步骤：关于所述偏差的统计特征来研究所述偏差、进行趋势分析、将所述偏差拟合到任意曲线或用户定义的曲线。有利地，可以进一步研究关于被测设备的故障基准。
附图说明
现在参考附图仅通过示例而不是为了限制的方式进一步解释本发明的示例性实施方式。在附图中：
图1示出了根据本发明的第一方面的测量设备的示例性实施方式的结构框图；
图2示出了示例性频率的图，其中，在两个标称跳频频率处已经检测到跳频事件；
图3示出了示例性相位的图，其中，标记了已借助于本发明计算出的两个相干参考相位轨迹；
图4示出了已借助于本发明计算出的相位偏差的示例性图；
图5示出了另一示例性频率的图，其中，在三个标称跳频频率处已经检测到跳频事件；
图6示出了另一示例性相位的图，其中，标记了基于单个跳频进行计算和插值的一个相干参考相位轨迹；
图7示出了另一示例性相位的图，其中，标记了基于多个跳频进行计算和插值的一个相干参考相位轨迹；
图8示出了本发明的第二方面的示例性实施方式的流程图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一方面的测量设备10的示例性实施方式的框图。该测量设备10包括信号获取单元11、分析单元12、相位累加器13以及显示单元15。
信号获取单元11被配置为从信号源(示例性地，被测设备14)获取信号，特别是同相/正交相位信号(I/Q信号)，并将所述信号提供给连接到信号获取单元11的分析单元12。
此外，分析单元12被配置为基于由信号获取单元11提供的信号，特别是I/Q信号，在标称跳频频率处检测跳频事件。除此之外，所述分析单元12还被配置为指定关于所述跳频事件的至少一个公共参考频率。在该背景下，值得注意的是，所述至少一个公共参考频率优选地基于用户定义的值或基于所述跳频事件中的至少一个跳频事件。
此外，分析单元12还被配置为指定关于由分析单元12检测到的跳频事件的至少一个公共参考相位。此时，应该提及的是，所述至少一个公共参考相位优选地基于由分析单元12检测到的跳频事件中的至少一个跳频事件。
另外，分析单元12还被配置为基于由分析单元12检测到的跳频事件的至少一个时间戳、由分析单元12指定的所述至少一个公共参考率以及也由分析单元12指定的所述至少一个公共参考相位，计算随时间的相干参考相位轨迹、优选地随时间的至少一个相干参考相位轨迹。
如从图1中可以看出的，分析单元12不仅连接到信号获取单元11，而且还连接到相位累加器13。可替选地，分析单元12优选地包括相位累加器13。在该背景下，借助于由相位累加器13提供的信息，特别是累积的相位，分析单元12推断相干参考相位轨迹，特别是所述至少一个相干参考相位轨迹。
此外，分析单元12还被配置为计算相干参考相位轨迹的偏差，优选地，计算所述至少一个相干参考相位轨迹相对所述至少一个公共参考相位的偏差。在该背景下，分析单元12另外连接到显示单元15，显示单元15被配置为将所述偏差显示为至少一个测量结果。
关于所述偏差，如果分析单元12还被配置为将以下的进一步处理操作中的中至少一个处理操作应用于所述偏差：关于所述偏差的统计特征来研究所述偏差、进行趋势分析、将所述偏差拟合到任意曲线或用户定义的曲线，则是特别有利的。
现在，关于图2，示出了示例性频率的图。在该示例性情况下，如可以看出的，存在两个不同的跳频状态(跳频状态1、跳频状态2)，换句话说，存在两个不同的标称跳频频率。此外，在该示例性情况下，四个跳频(跳频1、跳频2、跳频3、跳频4)，换句话说，四个跳频事件，已经借助于根据图1的测量设备10的分析单元12，在所述的两个示例性标称跳频频率处被检测到。除此之外，图2还示出了频率21、22、23、24在相应的跳频事件中的各自的过程。
此外，图3示出了关于在根据图2的两个标称跳频频率处检测到的四个跳频事件的示例性相位的图。如从图3中可以看出的，已经在该相位图上标出了两个示例性参考相位轨迹(参考相位轨迹1、参考相位轨迹2)。这些参考相位轨迹特别是已借助于根据图1的测量设备10的分析单元12来计算的。在该背景下，值得注意的是，如果参考相位轨迹的数量、优选地相干参考相位轨迹的数量等于标称跳频频率的数量，则是特别有利的。可替选地，参考相位轨迹的数量、优选地相干参考相位轨迹的数量可以小于或等于标称跳频频率的数量。
除此之外，图3还示出了相位31、32、33、34在相应的跳频事件中的各自的过程。进一步有利地，为每个标称跳频频率提供相位累加器。因此，在该示例性情况下，如果因为两个标称跳频频率而使用测量设备10的两个相位累加器13，则是特别有利的。
此外，借助于根据图4的示例性相位偏差的图，示出了关于相位31、32、33、34的过程相对相应的参考相位轨迹的相位偏差41、42、43、44的各自的过程。所述相位偏差特别已借助于根据图1的测量设备10的分析单元12计算出并且可以在测量设备10的显示单元15上显示为至少一个测量结果。
除了图2之外，图5示出了另一示例性频率的图。在该示例性情况下，已经随时间记录了跳频信号，特别是宽带跳频信号。然后，如可以看到的，将在特定频率范围内的频点分配给相应的标称跳频频率。示例性地，频点51a、频点51b和频点51c在标称跳频频率f1的频率范围内，这使得将这些频点分配给标称跳频频率f1。换句话说，分配给特定标称跳频频率的频点的频率高于关于所述特定标称跳频频率的下限并且低于关于所述特定标称跳频频率的上限。
除此之外，所述频点51a、频点51b和频点51c不仅在标称跳频频率f1处被检测到，而且还作为第一跳频事件H1被检测到。以类似的方式，示出在三个标称跳频频率(f1、f2、f3)处的五个跳频事件(H1、H2、H3、H4、H5)的示例性检测的其余的没有单独提供附图标记且在图中示出的频点，也在相应的标称跳频频率处被分配到各自的跳频事件。
此外，除了图3之外，图6示出了另一示例性相位的图。在这种情况下，标记了包括线60a和虚线60b的一个相干参考相位轨迹。已经基于单个跳频，即跳频H1(在H1内由不是虚线的线60a表示)对该相干参考相位轨迹进行计算和插值。另外，基于第一跳频H1内的相干参考相位轨迹60a，可以相对于接下来的跳频(诸如跳频H2、跳频H3、跳频H4以及跳频H5)来对相干参考相位轨迹60b进行插值。
通常，换句话说，借助于基于单个跳频计算出的相干参考相位轨迹(该相干参考相位轨迹特别地用作一种主跳频)，可以关于至少一个接下来的跳频、特别是关于至少一个各自的接下来的跳频，来计算相干参考相位轨迹。有利地，借助于该措施，可以非常快速地获得测量结果。
此外，除了图3和图6之外，图7示出了另一示例性相位的图。在该示例情况下，标记了包括线70a和虚线70b的一个相干参考相位轨迹。已经基于多个跳频，即跳频H1至跳频H4(所述跳频H1至跳频H4在所述跳频H1至跳频H4内由不是虚线的线70a表示)，来对该相干参考相位轨迹进行计算和插值。另外，基于跳频H1至跳频H4内的相干参考相位轨迹70a，可以关于接下来的跳频(诸如跳频H5)来对相干参考相位轨迹70b进行插值。
通常，换句话说，第n个跳频的相干参考相位轨迹可以借助于在各自的n-1个之前的跳频的插值来确定，其中，n是整数。有利地，借助于该措施，可以非常快速且准确地获得测量结果。
除了上面给出的所有示例之外，本发明范围内的一些其它方面应该在下面讨论。
如上所述，有利地，根据图1的测量设备10的分析单元12可以推断相干参考相位轨迹。作为该措施的替选方案，可以在多个之前的跳频或在所有之前的跳频上来对至少一个相干参考相位轨迹进行插值。
可替选地，可通过测量设备10的分析单元12示例性地进行频率解调，以便关于相位相干性研究待分析的信号。
作为另外的替选方案，在仅仅借助于测量设备10的分析单元12示例性地测量信号功率之后，分析单元12仅为发现功率的这些点确定轨迹，换句话说，在各自的信号的脉冲发生的地方确定轨迹。
另外，可替选地，可以基于最大似然估计来确定所述至少一个相干参考相位轨迹。
除了上述替选方案之外，应该提到的是，对于跳频信号的相位相干分析，可以首先在多个标称跳频频率处或在每个标称跳频频率处，对信号、特别是I/Q信号进行采样。然后，基于这些样本，可以确定各自的相位是否相干。
最后，图8示出了本发明的方法的流程图。在第一步骤S800中，获取同相/正交相位信号(I/Q信号)。然后，在第二步骤S801中，基于所述I/Q信号在标称跳频频率处检测跳频事件。最后，在第三步骤S802中，指定关于所述跳频事件的至少一个公共参考频率。
尽管上文已描述了本发明的各种实施方式，但是应当理解，这些实施方式已经仅通过示例而非限制的方式被呈现。在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可以根据本文中的公开内容对所公开的实施方式做出多种改变。因此，本发明的宽度和范围不应当受上述实施方式中的任一实施方式限制。而是，本发明的范围应当根据所附权利要求及其等同物来限定。
尽管已经关于一个或多个实现方式示出和描述了本发明，但是对于本领域的其它技术人员来说，在阅读并理解本说明书和附图之后，将想到等同变型和修改。另外，尽管可能已经关于多个实现方式中的仅一个实现方式公开了本发明的特定特征，但是，如对于任一给定或特定应用可能为期望的且有利的，这种特征可以与其它实现方式的一个或多个其它特征组合。

Claims (18)

1.一种用于跳频信号的相位相干分析的测量设备，所述测量设备包括：
信号获取单元，以及
分析单元，
其中，所述信号获取单元被配置为获取同相/正交相位信号，并向所述分析单元提供所述同相/正交相位信号，
其中，所述分析单元被配置为基于提供的所述同相/正交相位信号在标称跳频频率处检测跳频事件，以及
其中，所述分析单元还被配置为指定关于所述跳频事件的至少一个公共参考频率。
2.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述至少一个公共参考频率基于用户定义的值或基于所述跳频事件中的至少一个跳频事件。
3.根据权利要求1所述的测量设备，其中，所述分析单元还被配置为指定关于由所述分析单元检测到的所述跳频事件的至少一个公共参考相位。
4.根据权利要求3所述的测量设备，其中，所述至少一个公共参考相位基于由所述分析单元检测到的所述跳频事件中的至少一个跳频事件。
5.根据权利要求3所述的测量设备，其中，所述分析单元还被配置为基于由所述分析单元检测到的所述跳频事件的至少一个时间戳、由所述分析单元指定的所述至少一个公共参考频率、以及所述至少一个公共参考相位，计算随时间的相干参考相位轨迹。
6.根据权利要求5所述的测量设备，其中，所述分析单元包括相位累加器，以及其中，借助于由所述相位累加器提供的信息，所述分析单元推断所述相干参考相位轨迹。
7.根据权利要求5所述的测量设备，其中，所述分析单元还被配置为计算所述相干参考相位轨迹相对所述至少一个公共参考相位的偏差。
8.根据权利要求7所述的测量设备，其中，所述测量设备还包括显示单元，其中，所述显示单元被配置为将所述偏差显示为至少一个测量结果。
9.根据权利要求7所述的测量设备，其中，所述分析单元还被配置为将以下的进一步处理操作中的至少一个处理操作应用于所述偏差：关于所述偏差的统计特征来研究所述偏差、进行趋势分析、将所述偏差拟合到任意曲线或用户定义的曲线。
10.一种用于跳频信号的相位相干分析的测量方法，所述测量方法包括步骤：
获取同相/正交相位信号，
基于所述同相/正交相位信号在标称跳频频率处检测跳频事件，以及
指定关于所述跳频事件的至少一个公共参考频率。
11.根据权利要求10所述的测量方法，其中，所述至少一个公共参考频率基于用户定义的值或基于所述跳频事件中的至少一个跳频事件。
12.根据权利要求10所述的测量方法，其中，所述方法还包括指定关于检测到的所述跳频事件的至少一个公共参考相位的步骤。
13.根据权利要求12所述的测量方法，其中，所述至少一个公共参考相位基于检测到的所述跳频事件中的至少一个跳频事件。
14.根据权利要求12所述的测量方法，其中，所述方法还包括基于检测到的所述跳频事件的至少一个时间戳、指定的所述至少一个公共参考频率、以及指定的所述至少一个公共参考相位，计算随时间的相干参考相位轨迹的步骤。
15.根据权利要求14所述的测量方法，其中，所述方法还包括使用相位累加器以便借助于由所述相位累加器提供的信息来推断所述相干参考相位轨迹的步骤。
16.根据权利要求14所述的测量方法，其中，所述方法还包括计算所述相干参考相位轨迹相对所述至少一个公共参考相位的偏差的步骤。
17.根据权利要求16所述的测量方法，其中，所述方法还包括将所述偏差显示为至少一个测量结果的步骤。
18.根据权利要求16所述的测量方法，其中，所述方法还包括将以下的进一步处理操作中的至少一个处理操作应用于所述偏差的步骤：关于所述偏差的统计特征来研究所述偏差、进行趋势分析、将所述偏差拟合到任意曲线或用户定义的曲线。
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