CN114265017B - 一种基于数字信号处理的相噪测量方法 - Google Patents
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Abstract
相位噪声是雷达在复杂环境下的小目标探测和成像等应用场景下关注的一个重要指标，如何实现信号相噪的准确测量是利用低相噪信号源进行目标探测和成像前提。目前，通常采用的旁瓣抑制方法是在对采集信号做时域加窗处理，通过对采集信号时域加窗可以显著降低频域副瓣，消除旁瓣对远端相位噪声的影响，但时域加窗也会使信号频域的主瓣展宽，改变信号的频谱结构，影响近端相噪的的测量结果。针对时域加窗会改变信号频谱结构，从而影响信号近端相位噪声测量结果的问题，本发明提出了一种新的基于数字信号处理实现信号相噪测量的方法，据信号频率和采样率约束采样点数的数字信号处理方法，该方法可在消除窗长效应影响同时，不改变信号的频谱结构，克服时域加窗会改变信号频谱结构，从而影响近端相位噪声测量的缺陷，实现连续信号和脉冲信号相位噪声的精确测量。
Description
技术领域
本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于数字信号处理的相噪测量方法。
背景技术
相位噪声是雷达在复杂环境下的小目标探测和成像等应用场景下关注的一个重要指标，如何实现信号相噪的准确测量是利用低相噪信号源进行目标探测和成像前提。传统的相噪测量方法需要借助低噪声频谱仪或相噪仪等价格昂贵的精密仪表，相比较而言，利用数字信号处理实现相噪测量的方法更灵活方便且成本低廉，是一种有效的信号相噪测量方法，但在利用数字信号处理的方法对信号进行相位噪声测量时，要采取相应的措施克服有限窗长导致的副瓣对相噪测量结果的影响。目前，通常采用的旁瓣抑制方法是在对采集信号做时域加窗处理，通过对采集信号时域加窗可以显著降低频域副瓣，消除旁瓣对远端相位噪声的影响，但时域加窗也会使信号频域的主瓣展宽，改变信号的频谱结构，影响近端相噪的的测量结果。因此，寻找一种既能抑制副瓣又不改变信号的频谱结构方法对准确测量信号的相噪有重要的意义。针对时域加窗会改变信号频谱结构，从而影响信号近端相位噪声测量结果的问题。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明提出了一种新的基于数字信号处理实现信号相噪测量的方法，据信号频率和采样率约束采样点数的数字信号处理方法，该方法可在消除窗长效应影响同时，不改变信号的频谱结构，克服时域加窗会改变信号频谱结构，从而影响近端相位噪声测量的缺陷，实现连续信号和脉冲信号相位噪声的精确测量。
本发明首先根据被测信号的频率/>以及信号的采样率/>确定信号的采样点数/>，使得/>为整数，然后，对采样后信号/>的傅里叶变换得到/>，/>仅在时不为0，/>取其余值时均为零，这样就可以在不对信号作时域加窗处理的情况下，消除窗长效应导致的旁瓣对相噪测量的影响，最后，从/>上读取需要测量相噪的频率偏移点处的幅值，计算出信号在该频率偏移点处的相位噪声。包括如下具体步骤：
（1）根据信号的频率/>和采样率/>，确定采样点数/>使得/>为整数为整数，确定/>值的方法如下：
1）根据和/>的小数位数/>，将/>和/>分别乘以/>和/>，分别得到整数/>和/>；
2）计算和/>的最小公约数/>；
3）确定使为整数的/>的最小取值为/>；
4）的所有可能取值为/>。
（2）根据采样率和采样点数/>确定频谱分辨率/>。
（3）对采集的点数据/>做FFT得到/>，对/>的做峰值归一化和平滑处理。
（4）读取需要测量相噪的频率偏移点处的/>幅值，即：
时/>的幅值，其中，中括号/>表示四舍五入取整。
（5）计算频率偏移点处的相位噪声/>。
本发明的有益效果在于：
本发明法克服了时域加窗会展宽频谱主瓣、改变信号频谱结构，从而影响近端相位噪声测量的缺陷，可实现连续信号和脉冲信号相位噪声的精确测量。
附图说明
图1 为基于数字信号处理的相噪测量流程图。
图2 为相噪测量结果示意图。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，本发明具体包括五个步骤，对各步骤详细解释如下：
（1）根据信号的频率/>和采样率/>，确定采样点数/>使得/>为整数，本实施例中选用的信号/>的频率为/>，相噪为/>，采样率/>。确定/>值的具体过程如下：
1）根据和/>的小数位数/>，将/>和/>分别乘以/>和/>，分别得到/>和/>。
2）计算和/>的最小公约数/>。
3）确定使为整数的/>的最小取值为/>。
4）的所有可能取值为/>，本实施例中取/>，采样点数/>。
（2）根据采样率和采样点数/>确定频谱分辨率/>。
（3）对采集的点数据/>做FFT得到/>，对/>的做峰值归一化和平滑处理，处理结果如图2所示。
（4）读取需要测量相噪的频率偏移点处的/>幅值，即时/>的幅值/>，其中，中括号/>表示四舍五入取整。
（5）计算频率偏移点处的相位噪声：
，测量准确度在1dB以内，满足应用要求。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本发明可以有各种更改和变化。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围。
Claims (2)
1.一种基于数字信号处理的相噪测量方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）根据信号的频率/>和采样率/>，确定使得/>为整数的采样点数/>；
（2）根据采样率和采样点数/>确定频谱分辨率/>；、
（3）对采集的点数据/>做FFT得到/>，对/>的做峰值归一化和平滑处理；
（4）读取需要测量相噪的频率偏移点处的/>幅值，即/>时/>的幅值，其中，中括号/>表示四舍五入取整；
（5）计算频率偏移点处的相位噪声/>。
2.根据权利要求1所述的一种基于数字信号处理的相噪测量方法，其特征在于：步骤（1）中确定采样点数的方法包括：
根据/>和/>的小数位数/>，将/>和/>分别乘以/>和/>，分别得到整数/>和/>；
计算/>和/>的最小公约数/>；
确定使/>为整数的/>的最小取值为/>；
的所有可能取值为/>。
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