CN110830081B - 一种信号同轴电缆传输畸变补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种信号同轴电缆传输畸变补偿方法，属于电磁场测试的技术领域，该方法包括以下步骤：(1)测量待补偿信号并计算关键参数；(2)根据步骤(1)所获取的结果，计算同轴电缆冲击响应函数h；(3)对待补偿信号进行预处理以获取处理后的信号z；(4)对所述信号z进行畸变补偿并获取畸变补偿后的信号x，以达到可同时实现信号的幅度畸变补偿和相位畸变补偿，弥补传统补偿方法的不足，实现更好的测量信号补偿效果，确保测试结果的准确性的目的。

Description

一种信号同轴电缆传输畸变补偿方法

技术领域

本发明属于电磁场测试的技术领域，具体而言，涉及一种信号同轴电缆传输畸变补偿方法。

背景技术

同轴电缆，作为一种高效的信号传输媒介，广泛用于电信、广播电视、雷达通信等电子信息领域。IEC等国际标准对同轴电缆的相关参数进行了规范，使信号可沿同轴电缆有效地传输。然而，由于同轴电缆存在衰减、色散特性，导致信号在电缆传输过程中出现畸变。这种畸变现象在高频、宽带信号远距离传输中尤其严重，如大区域电磁环境态势感知中，感知节点与信息处理中心之间的传输距离通常较远，信号在电缆传输过程中，存在严重的损耗衰减；特别的，对于高频、宽带信号而言，在电缆传输中，还会产生较大的非线性相移，进而产生严重的色散问题，电缆输出端信号无法正确表述被测电磁环境。因此，在信号电缆传输过程中，特别是在高频、宽带、远距离传输等测试环境下，必须考虑同轴电缆的衰减、色散等问题，需对测量信号进行畸变补偿，以提高测试结果的准确性。

传统上，同轴电缆传输信号补偿方式主要有硬件网络补偿方法和基于同轴电缆衰减因子补偿的软件补偿法。硬件网络补偿法不仅需要针对每根电缆进行设计，并且难以对信号的相位进行补偿，同时还会引入了新的畸变因素；衰减因子补偿法只适用于窄带高频信号，对于宽带信号或者低频信号而言，由于衰减曲线拟合精度不高，导致补偿效果差，普适性差。此外，国内外学者还提出了直接卷积法、一阶差分法等补偿方法，但由于存在矩阵病态解、求解精度差等问题，难以推广使用。

综上所述，目前的信号补偿方法难以实现被测信号的无畸变补偿。

发明内容

鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种信号同轴电缆传输畸变补偿方法以达到可同时实现信号的幅度畸变补偿和相位畸变补偿，弥补传统补偿方法的不足，实现更好的测量信号补偿效果，确保测试结果的准确性的目的。

本发明所采用的技术方案为：一种信号同轴电缆传输畸变补偿方法，该方法包括以下步骤：

(1)测量待补偿信号并计算关键参数；

(2)根据步骤(1)所获取的结果，计算同轴电缆冲击响应函数h；

(3)对待补偿信号进行预处理以获取处理后的信号z；

(4)对所述信号z进行畸变补偿并获取畸变补偿后的信号x。

进一步地，所述步骤(4)具体包括：

A.根据同轴电缆冲击响应函数h，获取计算矩阵H；

B.设定畸变补偿精度ε，中间参数α^(k)、β^(k)、τ^(k)，畸变补偿后的信号X^(k)；初始化待补偿信号向量Y，k＝0时的中间参数α⁽⁰⁾、β⁽⁰⁾、τ⁽⁰⁾，以及k＝0时，畸变补偿后的信号X⁽⁰⁾；

C.计算得到第k+1次畸变补偿后的信号X^(k+1)：

其中，H^T是矩阵H的转置，I是单位矩阵；

D.依次计算第k+1次的α^(k+1)、第k+1次的β^(k+1)、第k+1次的τ^(k+1)，并带入至式(1)中；

E.根据下式，判断X^k+1是否满足要求

其中，ε为计算精度；若不满足，重复执行上述C、D步骤；若满足，则停止迭代计算，进入F步骤：

F.计算畸变补偿后的信号x

x＝X^(k+1)-D (3)

其中，D为设定的偏置信号。

进一步地，所述式(1)采用Gauss-Seidel迭代法求解。

进一步地，根据以下式(4)计算第k+1次的α^(k+1)，式(4)如下：

其中，Γ为Gamma函数，η₁、η₂、η₃、η₄为调节参数，N为采样点数；

根据下式(5)，计算得到第k+1次的β^k+1：

其中，η₁、η₄为调节参数，N为采样点数；

根据下式(6)，计算得到第k+1次的τ^k+1：

其中，η₅、η₆为调节参数，N为采样点数。

进一步地，所述式(4)采用二分法求解。

进一步地，所述步骤(1)包括：

1)通过频谱测量设备测量同轴电缆输出端信号的频谱，确定同轴电缆输出端信号的最高频率F_max和3dB带宽BW；

2)通过信号测量设备测量同轴电缆输出端信号的时域波形y，且该信号测量设备的采样率F_s由式(7)确定

F_s≥4F_max (7)

3)根据时域波形y得到输出端波形最小值y_min；

4)根据时域波形y的持续时间T和采样率F_s，由式(8)确定采样点数N

N＝T×F_s (8)

进一步地，所述频谱测量设备采用频谱分析仪；所述信号测量设备采用示波器。

进一步地，计算同轴电缆冲击响应函数的具体方法如下：

a.根据BW和F_max确定同轴电缆冲击响应函数计算的上限频率：

f_max＝F_max+3BW (9)

b.根据BW和F_max确定同轴电缆冲击响应函数计算的下限频率：

f_min＝F_max-3BW (10)

c.通过矢量网络分析仪测量同轴电缆S₂₁参数曲线，包括衰减曲线S_a和相频曲线S_p，测量点数为N+1，测量下限频率为f_min，上限频率为f_max；

d.根据所测的同轴电缆S₂₁参数曲线，计算同轴电缆冲击响应函数h

进一步地，待补偿信号的预处理方法具体如下：

(a)通过矢量网络分析仪测量同轴电缆S₂₁参数曲线，包括衰减曲线S_a和相频曲线S_p，测量点数为N+1，测量下限频率为f_min，上限频率为f_max，计算同轴电缆的最大衰减量：

A_t＝max(|S_a|) (12)

(b)设定偏置信号D，其中，D满足以下条件：

min(D)≥|y_min|×A_t (13)

(c)对待补偿信号进行偏置处理：

z＝y+D*h (14)

其中，z为处理后的信号。

本发明的有益效果为：

1.采用本发明所提供的信号同轴电缆传输畸变补偿方法，通过计算同轴电缆冲击响应函数h，充分考虑了同轴电缆传输特性对信号的影响，兼顾了信号的幅度特性与相位特性，可同时对信号的幅度畸变和相位畸变进行有效补偿，无须对衰减曲线进行近似处理，相比于现有技术中常用的衰减因子补偿法，补偿效果更好，且补偿效果大幅提升。

2.采用本发明所提供的信号同轴电缆传输畸变补偿方法，不受信号带宽和频率的限制，适用范围更广，且相比于传统方法，本发明的信号同轴电缆传输畸变补偿方法的计算结果更稳定且计算精度更高。

3.采用本发明所提供的信号同轴电缆传输畸变补偿方法，可有效解决信号沿同轴电缆传输带来的畸变问题，提高信号测试准确度，特别地，对大区域电磁环境高准确度测试，具有十分重要的意义。

附图说明

图1为本发明提供的信号同轴电缆传输畸变补偿方法的整体流程图；

图2为本发明提供的信号同轴电缆传输畸变补偿方法中信号传输畸变补偿的流程图；

图3为实施例1中方波调制信号经10米同轴电缆传输后的波形图；

图4为实施例1中10米同轴电缆输出信号采用本发明方法补偿后的波形图；

图5为实施例1中10米同轴电缆输入端波形与本发明方法补偿波形对比图；

图6为实施例1中10米同轴电缆输入端波形与衰减因子补偿法补偿波形对比图；

图7为实时例1中本发明方法补偿误差与衰减因子补偿法补偿误差对比图；

图8为实施例2中双指数信号经10米同轴电缆传输后的波形图；

图9为实施例2中10米同轴电缆输出信号采用本发明方法补偿后的波形图；

图10为实施例2中10米同轴电缆输入端波形与本发明方法补偿波形对比图；

图11为实施例2中10米同轴电缆输入端波形与衰减因子补偿法补偿波形对比图；

图12为实时例2中本发明方法补偿误差与衰减因子补偿法补偿误差对比图；

图13为实施例3中阻尼振荡信号经10米同轴电缆传输后的波形图；

图14为实施例3中10米同轴电缆输出信号采用本发明方法补偿后的波形图；

图15为实施例3中10米同轴电缆输入端波形与本发明方法补偿波形对比图；

图16为实施例3中10米同轴电缆输入端波形与衰减因子补偿法补偿波形对比图；

图17为实施例3中本发明方法补偿误差与衰减因子补偿法补偿误差对比图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

本发明提供了一种信号同轴电缆传输畸变补偿方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

(1)测量待补偿信号并计算关键参数，具体如下：

1)通过频谱测量设备测量同轴电缆输出端信号的频谱，确定同轴电缆输出端信号的最高频率F_max和3dB带宽BW；

2)通过信号测量设备测量同轴电缆输出端信号的时域波形y，所述信号测量设备采用示波器且该信号测量设备的采样率F_s由式(7)确定：

F_s≥4F_max (7)

3)根据时域波形y得到输出端波形最小值y_min；

4)根据时域波形y的持续时间T和采样率F_s，由式(8)确定采样点数N

N＝T×F_s (8)

(2)根据步骤(1)所获取的结果，计算同轴电缆冲击响应函数h；具体如下：

a.根据BW和F_max确定同轴电缆冲击响应函数计算的上限频率：

f_max＝F_max+3BW (9)

b.根据BW和F_max确定同轴电缆冲击响应函数计算的下限频率：

f_min＝F_max-3BW (10)

c.通过矢量网络分析仪测量同轴电缆S₂₁参数曲线，包括衰减曲线(幅频曲线)S_a和相频曲线S_p，测量点数为N+1，测量下限频率为f_min，上限频率为f_max；

d.根据所测的同轴电缆S₂₁参数曲线，计算同轴电缆冲击响应函数h

其中，ft＝f×t，即代表频率与时间之间的积；

(3)对待补偿信号进行预处理以获取处理后的信号z，具体如下：

(a)通过矢量网络分析仪测量同轴电缆S₂₁参数曲线，包括衰减曲线S_a和相频曲线S_p，测量点数为N+1，测量下限频率为f_min，上限频率为f_max，计算同轴电缆的最大衰减量：

A_t＝max(|S_a|) (12)

(b)设定偏置信号D，其中，D满足以下条件：

min(D)≥|y_min|×A_t (13)

(c)对待补偿信号进行偏置处理：

z＝y+D*h (14)

其中，z即为处理后的信号。

(4)对所述信号z进行畸变补偿并获取畸变补偿后的信号x；如图2所示，该步骤(4)具体包括：

A.根据同轴电缆冲击响应函数h，获取计算矩阵H；

其中，h₁，h₂，…，h_N为冲击响应函数h各离散时刻点对应的值；

B.设定畸变补偿精度ε，中间参数α^(k)、β^(k)、τ^(k)，畸变补偿后的信号X^(k)；初始化待补偿信号向量Y，k＝0时的中间参数α⁽⁰⁾、β⁽⁰⁾、τ⁽⁰⁾，以及k＝0时，畸变补偿后的信号X⁽⁰⁾；

Y＝[z₁,z₂,…,z_N] (16)

X⁽⁰⁾＝[X₁ ⁽⁰⁾,X₂ ⁽⁰⁾,...,X_N ⁽⁰⁾] (17)

C.计算得到第k+1次畸变补偿后的信号X^(k+1)：

其中，H^T是矩阵H的转置，I是单位矩阵；式(1)采用Gauss-Seidel迭代法求解，具体如下：

C1.给定初值L⁽⁰⁾＝X^(k)，设置计算精度ε₁；

C2.计算

其中：

C3.判断是否满足条件：

若不满足，则重复执行步骤C2；若满足，则执行步骤C4；

C4.计算X^(k+1)：

X^(k+1)＝L^(m+1) (21)

迭代计算终止。

D.依次计算第k+1次的α^(k+1)、第k+1次的β^(k+1)、第k+1次的τ^(k+1)，并带入至式(1)中；具体如下：

根据以下式(4)计算第k+1次的α^(k+1)，式(4)如下：

其中，Γ为Gamma函数，η₁、η₂、η₃、η₄为调节参数，N为采样点数；式(4)采用二分法求解，具体如下：

D1.令：

D2.给定计算精度为ε₂，中间参数a，b＝α^(k)；

D3.计算中间参数c：

D4.判断是否满足条件：

f(c)<ε₂ (24)

若满足，则执行步骤D5；若不满足，则执行步骤D6；

D5.计算α^(k+1)

α^(k+1)＝c (25)

迭代计算终止。

D6.如果f(c)×f(a)<0，则令：

b＝c (26)

如果f(c)×f(b)<0，则令：

a＝c (27)

D7.重复执行D4、D5、D6，直至迭代计算终止。

根据下式(5)，计算得到第k+1次的β^k+1：

其中，η₁、η₄为调节参数，N为采样点数；

根据下式(6)，计算得到第k+1次的τ^k+1：

其中，η₅、η₆为调节参数，N为采样点数。

E.根据下式，判断X^k+1是否满足要求：

其中，ε为计算精度；若不满足，重复执行上述C、D步骤；若满足，则停止迭代计算，进入F步骤：

F.计算畸变补偿后的信号x

x＝X^(k+1)-D (3)

其中，D为设定的偏置信号；

通过上述的补偿方法，最终得到补偿后的信号x。

实施例1

基于本发明所提供的信号同轴电缆传输畸变补偿方法，以方波调制信号在10米同轴电缆中的传输补偿为例，计算过程如下：

(1)通过频谱分析仪测量同轴电缆输出端信号的频谱，确定同轴电缆输出端信号的最高频率2.62GHz和3dB带宽320MHz；

(2)通过信号测量设备测量同轴电缆输出端信号时域波形y，如图3所示，其中测量设备采样率为12GS/s；

(3)根据时域波形y得到输出端波形最小值为-1.6V；

(4)时域波形y的持续时间为37.5ns，计算得采样点数为N＝450；

(5)确定10米同轴电缆冲击响应函数计算的上限频率为3.58GHz；

(6)确定10米同轴电缆冲击响应函数计算的下限频率为1.66GHz；

(7)通过矢量网络分析仪测量10米同轴电缆S₂₁参数曲线，包括衰减曲线(幅频曲线)S_a和相频曲线S_p，其中测量上限频率为3.58GHz、下限频率为1.66GHz、测试点数为451；

(8)根据所测的同轴电缆S₂₁参数曲线，计算同轴电缆冲击响应函数h；

(9)设置偏置信号D，D＝2；

(10)对待补偿信号进行偏置处理，得到处理后的信号z；

(11)根据同轴电缆冲击响应函数h，获取计算矩阵H；

(12)初始化待补偿信号向量Y，畸变补偿精度ε，k＝0时的中间参数α^(k)、β^(k)、τ^(k)，以及k＝0时，畸变补偿后的信号X^(k)，取值如下：

Y＝[z₁,z₂,…,z_N]

ε＝1e-5

α⁽⁰⁾＝10

β⁽⁰⁾＝1

τ⁽⁰⁾＝1

X⁽⁰⁾＝[X₁ ⁽⁰⁾,X₂ ⁽⁰⁾,...,X₄₅₀ ⁽⁰⁾]＝[1,1,…,1]

(13)根据图2算法流程，对偏置处理后的信号z进行补偿处理，其中，畸变补偿精度ε＝1e-5，k＝0时的中间参数α^(k)、β^(k)、τ^(k)，以及k＝0时，畸变补偿后的信号X^(k)初始化取值如下：

α⁽⁰⁾＝10

β⁽⁰⁾＝1

τ⁽⁰⁾＝1

X⁽⁰⁾＝[X₁ ⁽⁰⁾,X₂ ⁽⁰⁾,…,X₅₀₀ ⁽⁰⁾]＝[1,1,…,1]

采用Gauss-Seidel迭代法求解方程(1)计算X^(k+1)，计算精度为ε₁＝1e-5；采用二分法求解方程(4)，计算α^(k+1)，计算精度为ε₂＝1e-5，η₁、η₂、η₃、η₄取值如下：

η₁＝1

η₂＝1.2

η₃＝100

η₄＝0.01

计算τ^(k+1)时，η₅、η₆的取值如下：η₅＝1、η₆＝1e-10；

最终，得到补偿后的信号x，如图4所示。

同轴电缆输入端波形与本发明方法补偿波形对比图、同轴电缆输入端波形与衰减因子补偿法补偿波形对比图分别如图5、图6所示，可以看出，本发明方法的补偿效果更好。进一步地，本发明方法补偿后的信号与线缆输入信号之间的误差、衰减因子补偿法补偿后的信号与线缆输入信号之间的误差对比如图7所示，从图中可以更加直观地看出本发明方法的补偿效果更优。

实施例2

基于本发明所提供的信号同轴电缆传输畸变补偿方法，以双指数信号在10米同轴电缆中的传输补偿为例，计算过程如下：

(1)通过频谱分析仪测量同轴电缆输出端信号的频谱，确定同轴电缆输出端信号的最高频率94MHz和3dB带宽31.32MHz；

(2)通过信号测量设备测量同轴电缆输出端信号时域波形y，如图8所示，其中测量设备采样率为5GS/s；

(3)根据时域波形y得到输出端波形最小值为-0.2V；

(4)时域波形y的持续时间为100ns，计算得采样点数为N＝500；

(5)确定10米同轴电缆冲击响应函数计算的上限频率为40kHz；

(6)确定10米同轴电缆冲击响应函数计算的下限频率为187.96MHz；

(7)通过矢量网络分析仪测量10米同轴电缆S₂₁参数曲线，包括衰减曲线(幅频曲线)S_a和相频曲线S_p，其中测量上限频率为40kHz、下限频率为187.96MHz、测试点数为501；

(8)根据所测的同轴电缆S₂₁参数曲线，计算同轴电缆冲击响应函数h；

(9)设置偏置信号D，D＝1；

(10)对待补偿信号进行偏置处理，得到处理后的信号z；

(11)根据同轴电缆冲击响应函数h，获取计算矩阵H；

(12)初始化待补偿信号向量Y，畸变补偿精度ε，k＝0时的中间参数α^(k)、β^(k)、τ^(k)，以及k＝0时，畸变补偿后的信号X^(k)，取值如下：

Y＝[z₁,z₂,…,z_N]

ε＝1e-5

α⁽⁰⁾＝10

β⁽⁰⁾＝1

τ⁽⁰⁾＝1

X⁽⁰⁾＝[X₁ ⁽⁰⁾,X₂ ⁽⁰⁾,…,X₄₅₀ ⁽⁰⁾]＝[1,1,…,1]

(13)根据图2算法流程，对偏置处理后的信号z进行补偿处理，其中，畸变补偿精度ε＝1e-5，k＝0时的中间参数α^(k)、β^(k)、τ^(k)，以及k＝0时，畸变补偿后的信号X^(k)初始化取值如下：

α⁽⁰⁾＝10

β⁽⁰⁾＝1

τ⁽⁰⁾＝1

X⁽⁰⁾＝[X₁ ⁽⁰⁾,X₂ ⁽⁰⁾,…,X₅₀₀ ⁽⁰⁾]＝[1,1,…,1]

采用Gauss-Seidel迭代法求解方程(1)计算X^(k+1)，计算精度为ε₁＝1e-5；采用二分法求解方程(4)，计算α^(k+1)，计算精度为ε₂＝1e-5，η₁、η₂、η₃、η₄取值如下：

η₁＝1

η₂＝1.2

η₃＝100

η₄＝0.01

计算τ^(k+1)时，η₅、η₆的取值如下：η₅＝1、η₆＝1e-10；

最终，得到补偿后的信号x，如图9所示。

同轴电缆输入端波形与本发明方法补偿波形对比图、同轴电缆输入端波形与衰减因子补偿法补偿波形对比图分别如图10、图11所示，可以看出，本发明方法的补偿效果更好。进一步地，本发明方法补偿后的信号与线缆输入信号之间的误差、衰减因子补偿法补偿后的信号与线缆输入信号之间的误差对比如图12所示，从图中可以更加直观地看出本发明方法的补偿效果更优。

实施例3

基于本发明所提供的信号同轴电缆传输畸变补偿方法，以阻尼振荡信号在10米同轴电缆中的传输补偿为例，计算过程如下：

(1)通过频谱分析仪测量同轴电缆输出端信号的频谱，确定同轴电缆输出端信号的最高频率156.36MHz和3dB带宽12.55MHz；

(2)通过信号测量设备测量同轴电缆输出端信号时域波形y，如图13所示，其中测量设备采样率为4GS/s；

(3)根据时域波形y得到输出端波形最小值为-1.42V；

(4)时域波形y的持续时间为160ns，计算得采样点数为N＝640；

(5)确定10米同轴电缆冲击响应函数计算的上限频率为194.01kHz；

(6)确定10米同轴电缆冲击响应函数计算的下限频率为118.71MHz；

(7)通过矢量网络分析仪测量10米同轴电缆S₂₁参数曲线，包括衰减曲线(幅频曲线)S_a和相频曲线S_p，其中测量上限频率为194.01kHz、下限频率为118.71MHz、测试点数为641；

(8)根据所测的同轴电缆S₂₁参数曲线，计算同轴电缆冲击响应函数h；

(9)设置偏置信号D，D＝3；

(10)对待补偿信号进行偏置处理，得到处理后的信号z；

(11)根据同轴电缆冲击响应函数h，获取计算矩阵H；

(12)初始化待补偿信号向量Y，畸变补偿精度ε，k＝0时的中间参数α^(k)、β^(k)、τ^(k)，以及k＝0时，畸变补偿后的信号X^(k)，取值如下：

Y＝[z₁,z₂,…,z_N]

ε＝1e-5

α⁽⁰⁾＝10

β⁽⁰⁾＝1

τ⁽⁰⁾＝1

X⁽⁰⁾＝[X₁ ⁽⁰⁾,X₂ ⁽⁰),…,X₄₅₀ ⁽⁰⁾]＝[1,1,…,1]

(13)根据图2算法流程，对偏置处理后的信号z进行补偿处理，其中，畸变补偿精度ε＝1e-5，k＝0时的中间参数α^(k)、β^(k)、τ^(k)，以及k＝0时，畸变补偿后的信号X^(k)初始化取值如下：

α⁽⁰⁾＝10

β⁽⁰⁾＝1

τ⁽⁰⁾＝1

X⁽⁰⁾＝[X₁ ⁽⁰⁾,X₂ ⁽⁰⁾,…,X₅₀₀ ⁽⁰⁾]＝[1,1,…,1]

采用Gauss-Seidel迭代法求解方程(1)计算X^(k+1)，计算精度为ε₁＝1e-5；采用二分法求解方程(4)，计算α^(k+1)，计算精度为ε₂＝1e-5，η₁、η₂、η₃、η₄取值如下：

η₁＝1

η₂＝1.2

η₃＝100

η₄＝0.01

计算τ^(k+1)时，η₅、η₆的取值如下：η₅＝1、η₆＝1e-10；

最终，得到补偿后的信号x，如图14所示。

同轴电缆输入端波形与本发明方法补偿波形对比图、同轴电缆输入端波形与衰减因子补偿法补偿波形对比图分别如图15、图16所示，可以看出，本发明方法的补偿效果更好。进一步地，本发明方法补偿后的信号与线缆输入信号之间的误差、衰减因子补偿法补偿后的信号与线缆输入信号之间的误差对比如图17所示，从图中可以更加直观地看出本发明方法的补偿效果更优。

综合上述实施例1、实施例2以及实施例3的计算结果，建立如下表1，表1中出示了补偿前的信号相对误差、衰减因子补偿法补偿的相对误差以及采用信号同轴电缆传输畸变补偿方法补偿的相对误差，如下：

表1

实施例	RE1(％)	RE2(％)	RE3(％)
				1	18.38	8.50	3.42
2	11.49	8.98	0.03
				3	18.60	16.68	0.051

其中：1.RE1表示同轴电缆输出与输入信号之间的相对误差；RE2表示衰减因子补偿法补偿后的信号与输入信号之间的相对误差，衰减因子补偿法为《基于衰减特性的电缆传输畸变软件补偿》；RE3表示信号同轴电缆传输畸变补偿方法补偿后的信号与输入信号之间的相对误差。

2.相对误差＝RE；表示如下：

结合上述表1对比可知，采用信号同轴电缆传输畸变补偿方法补偿后的信号与输入信号之间的相对误差最低，该方法充分考虑了同轴电缆传输特性对信号的影响，兼顾了信号的幅度特性与相位特性，可同时对信号的幅度畸变和相位畸变进行有效补偿，相比于传统的畸变补偿方法，补偿效果大幅提升；同时，有效解决了信号沿同轴电缆传输带来的畸变问题，提高信号测试准确度，特别地，对大区域电磁环境高准确度测试，具有十分重要的意义，相比于传统方法，计算结果更稳定、计算精度更高。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (3)

1.一种信号同轴电缆传输畸变补偿方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)测量待补偿信号并计算关键参数；其包括：

1)通过频谱测量设备测量同轴电缆输出端信号的频谱，确定同轴电缆输出端信号的最高频率F_max和3dB带宽BW；

2)通过信号测量设备测量同轴电缆输出端信号的时域波形y，且该信号测量设备的采样率F_s由式(1)确定：

F_s≥4F_max (1)

3)根据时域波形y得到输出端波形最小值y_min；

4)根据时域波形y的持续时间T和采样率F_s，由式(2)确定采样点数N

N＝T×F_s (2)

(2)根据步骤(1)所获取的结果，计算同轴电缆冲击响应函数h；

(3)对待补偿信号进行预处理以获取处理后的信号z；

(4)对所述信号z进行畸变补偿并获取畸变补偿后的信号x；其包括：

A.根据同轴电缆冲击响应函数h，获取计算矩阵H；

B.设定畸变补偿精度ε，中间参数α^(k)、β^(k)、τ^(k)，畸变补偿后的信号X^(k)；初始化待补偿信号向量Y，k＝0时的中间参数α⁽⁰⁾、β⁽⁰⁾、τ⁽⁰⁾，以及k＝0时，畸变补偿后的信号X⁽⁰⁾；

C.计算得到第k+1次畸变补偿后的信号X^(k+1)：

其中，H^T是矩阵H的转置，I是单位矩阵；

D.依次计算第k+1次的α^(k+1)、第k+1次的β^(k+1)、第k+1次的τ^(k+1)，并带入至式(3)中；

E.根据下式，判断X^k+1是否满足要求

其中，ε为计算精度；若不满足，重复执行上述C、D步骤；若满足，则停止迭代计算，进入F步骤：

F.计算畸变补偿后的信号x

x＝X^(k+1)-D (5)

其中，D为设定的偏置信号。

2.根据权利要求1所述的信号同轴电缆传输畸变补偿方法，其特征在于，所述式(3)采用Gauss-Seidel迭代法求解。

3.根据权利要求1所述的信号同轴电缆传输畸变补偿方法，其特征在于，所述频谱测量设备采用频谱分析仪；所述信号测量设备采用示波器。

Images