CN115765744B - 一种宽带信号采样方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种宽带信号采样方法，本发明利用多通道采集设备来对超宽带信号进行同步采样，相当于将超宽带信号划分为多个窄带子信号，然后，再以信号宽带拼接重建的技术手段将多个子带信号合并到所需的超宽带宽，从而在数字域恢复原始超宽带信号的采样信号；由此，本发明在进行超宽带信号采样时，无需借助高采样率的模数转换器，从而可大幅降低超宽带信号的采样成本，适用于在超宽带信号采样领域的大规模应用与推广。

Description

一种宽带信号采样方法

技术领域

本发明属于宽带信号采样技术领域，具体涉及一种宽带信号采样方法。

背景技术

模拟信号的数字化采样是现代数字通信理论的技术基础,由于很多场景（例如脉冲超宽带UWB）所需信号的带宽非常大(≥500MHz),对其进行数字化采样需要设计数GHz采样率的模数转换器(ADC)，但局限于目前的半导体集成电路技术工艺水平,这样高采样率的ADC的生产工艺要求较高，且生产成本高，因此，造成超宽带信号的数字采样成本居高不下；如此，提供一种能够以较低成本，来实现超宽带信号采样的方法，已成为一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种宽带信号采样方法，用以解决现有技术进行超宽带信号采样所存在的成本较高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供了一种宽带信号采样方法，包括：

将目标宽带信号输入至多通道采集设备，以使所述多通道采集设备中的每个采样通道分别对所述目标宽带信号进行一次数字采样，以得到多个数字采样信号；

接收所述多通道采集设备传输的多个数字采样信号，并对所述多个数字采样信号中的每个数字采样信号进行升采样处理，以得到多个升采样信号；

对所述多个升采样信号中的每个升采样信号进行信号变频处理，得到多个变频信号；

对所述多个变频信号中的每个变频信号进行频谱整形滤波处理，得到多个滤波变频信号；

将多个滤波变频信号进行通道合并，以在通道合并后，得到所述目标宽带信号的采样信号。

基于上述公开的内容，本发明首先将目标宽带信号输入至多通道采集设备，以借助多通道采集设备中的各个采样通道，来对目标宽带信号进行数字采样，如此，即可得到多个数字采样信号；而后，再对各个数字采样信号进行升采样，以保证各个数字采样信号进行拼接得到的信号的采样率满足奈奎斯特定理；接着，本发明再对各个升采样信号进行信号变频以及频谱整形滤波，得到多个滤波变频信号，最后，对各个滤波变频信号进行通道拼接，即可还原得到目标宽带信号的采样信号。

通过上述设计，本发明利用多通道采集设备来对超宽带信号进行同步采样，相当于将超宽带信号划分为多个窄带子信号，然后，再以信号宽带拼接重建的技术手段将多个子带信号合并到所需的超宽带宽，从而在数字域恢复原始超宽带信号的采样信号；由此，本发明在进行超宽带信号采样时，无需借助高采样率的模数转换器，从而可大幅降低超宽带信号的采样成本，适用于在超宽带信号采样领域的大规模应用与推广。

在一个可能的设计中，对所述多个数字采样信号中的每个数字采样信号进行升采样处理，以得到多个升采样信号，包括：

对于所述多个数字采样信号中的任一数字采样信号，将任一数字采样信号划分为多个并行信号，并对每个并行信号进行低通滤波处理，得到多个并行滤波信号；

对多个并行滤波信号中的每个并行滤波信号进行插值处理，得到多个插值并行信号；

对多个插值并行信号中的每个插值并行信号进行移相处理，得到多个移相并行信号；

将多个移相并行信号进行信号合并，得到所述任一数字采样信号的升采样信号。

基于上述公开的内容，由于升采样会带来较大的计算量，本发明先对各个数字采样信号进行多相滤波处理，其中，多相滤波是利用多个阶数较低的滤波来实现原本阶数较高的滤波，而每个分支滤波器处理的数据速率仅为原数据速率的1/D（D为多相分支数），即先将各个数字信号划分为多个并行信号，然后对任一数字信号对应的每个并行信号再进行低通滤波，接着，再进行插值处理；最后，将插值后的信号进行移相相加，即可得到任一数字采样信号的升采样信号；如此，即可有效利用计算机的并行计算能力，从而为高速率的信号实时处理提供实现途径。

在一个可能的设计中，对多个并行滤波信号中的每个并行滤波信号进行插值处理，得到多个插值并行信号，包括：

对于多个并行滤波信号中的任一并行滤波信号，确定出所述任一并行滤波信号的内插因子，并基于所述内插因子，确定出所述任一并行滤波信号的插值个数；

在所述任一并行滤波信号的每相邻两采样点对应的信号值之间插入m个目标值，以在插值完成后，得到任一并行滤波信号的插值并行信号，其中，m等于插值个数，且每个目标值为0。

基于上述公开的内容，本发明利用插值，来实现信号的升采样，即先确定该任一并行滤波信号的内插因子，然后基于内插因子，确定出在该任一并行滤波信号的插值个数；接着，在该任一并行滤波信号的每相邻两采样点之间插入m（m等于差值个数）个0值，即可插值完成，从而得到该任一并行滤波信号的插值并行信号。

在一个可能的设计中，对所述多个变频信号中的每个变频信号进行频谱整形滤波处理，得到多个滤波变频信号，包括：

将所述多个变频信号中的每个变频信号输入至一带通滤波器中，以使所述带通滤波器对接收到的变频信号进行带通滤波处理，得到滤波变频信号，其中，每个变频信号分别对应一带通滤波器，且任一变频信号的带通滤波器的带宽满足以下条件：

上述式（1）中，表示带通滤波器，表示带通滤波器的带宽，为常数，表示频谱。

在一个可能的设计中，在将多个滤波变频信号进行通道合并前，所述方法还包括：

对所述多个滤波变频信号中的每个滤波变频信号进行幅度校准处理，得到多个幅度校准信号，并对每个幅度校准信号进行相位校准处理，得到多个相位校准信号；

相应的，将多个滤波变频信号进行通道合并，则包括：

将多个相位校准信号进行通道合并，以在通道合并后，得到所述目标宽带信号的采样信号。

在一个可能的设计中，对所述多个滤波变频信号中的每个滤波变频信号进行幅度校准处理，得到多个幅度校准信号，包括：

对于所述多个滤波变频信号中的第i个滤波变频信号以及第i+1个滤波变频信号，计算出第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比，其中，所述第i个采样通道为所述第i个滤波变频信号对应数字采样信号的采样通道，所述第i+1个采样通道为所述第i+1个滤波变频信号对应数字采样信号的采样通道；

将i自加1，并重新计算第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比，直至i等于n-1时，得到所述多通道采集设备中所有相邻两采样通道间的平均幅度比，其中，i的初始值为1，且n为滤波变频信号的总个数；

从所述多通道采集设备的所有采样通道中确定出一第一基准通道，并利用所有相邻两采样通道间的平均幅度比，计算出第一基准通道与各个第一剩余通道之间的幅度比值，其中，第一剩余通道为所有采样通道中去除所述第一基准通道后的采样通道；

基于所述第一基准通道与各个第一剩余通道之间的幅度比值，确定出每个采样通道的幅度缩放系数；

基于各个采样通道的幅度缩放系数，对各自对应的滤波变频信号进行幅度校准处理，以在幅度校准处理后，得到多个幅度校准信号。

在一个可能的设计中，对于所述多个滤波变频信号中的第i个滤波变频信号以及第i+1个滤波变频信号，计算出第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比，包括：

基于所述第i个滤波变频信号以及第i+1个滤波变频信号的中心频率，构建出一基准信号；

将所述基准信号输入至所述多通道采集设备的第i个采样通道和第i+1个采样通道，以使所述多通道采集设备利用所述第i个采样通道和所述第i+1个采样通道，对所述基准信号进行采样处理，以得到第一校准采样信号和第二校准采样信号，其中，第一校准采样信号的采样频率与第二校准采样信号的采样长度相同；

获取第一标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值和第二标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值，并基于所述第一标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值，计算出所述第一标准采样信号中各个采样点的幅度值，以及基于所述第二标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值，计算出所述第二标准采样信号中各个采样点的幅度值；

基于所述第一标准采样信号中各个采样点的幅度值和所述第二标准采样信号中各个采样点的幅度值，计算得到所述第i个采样通道与所述第i+1个采样通道之间的平均幅度比。

在一个可能的设计中，基于所述第一标准采样信号中各个采样点的幅度值和所述第二标准采样信号中各个采样点的幅度值，计算得到所述第i个采样通道与所述第i+1个采样通道之间的平均幅度比，包括：

对于所述第一标准采样信号中的第j个采样点，计算所述第一标准采样信号中的第j个采样点与第二标准采样信号中的第j个采样点之间的幅度比值，得到目标幅度比值；

将j自加1，并重新计算所述第一标准采样信号中的第j个采样点与所述第二标准采样信号中的第j个采样点之间的幅度比值，直至j等于s时，得到s个目标幅度比值，其中，j的初始值为1，且s为所述第一标准采样信号的采样点总数；

计算每个目标幅度比值与目标幅度之间的差值，得到s个幅度差，其中，所述目标幅度为所述第一标准采样信号中第一个采样点对应的幅度值；

求和s个幅度差，并求取求和结果的均值；

将所述均值与指定幅度比值相加，得到所述第i个采样通道与所述第i+1个采样通道之间的平均幅度比，其中，所述指定幅度比值为所述第一标准采样信号中的第一个采样点，与所述第二标准采样信号中的第一个采样点之间的幅度比值。

在一个可能的设计中，利用所有相邻两采样通道间的平均幅度比，计算出第一基准通道与各个第一剩余通道之间的幅度比值，包括：

对于任一第一剩余通道，获取所述任一第一剩余通道和所述第一基准通道在所有采样通道中的排序序号，并基于所述任一第一剩余通道的排序序号和所述第一基准通道的排序序号，确定出处于所述任一第一剩余通道与所述第一基准通道之间的采样通道，以作为第一目标通道；

利用所述任一第一剩余通道、所述第一基准通道和所述第一目标通道组成幅度校准通道集，并计算所述幅度校准通道集中所有相邻两幅度校准通道之间的平均幅度比值的乘积，以将乘积结果作为所述任一第一剩余通道与所述第一基准通道之间的幅度比值；

相应的，基于第一基准通道与各个第一剩余通道之间的幅度比值，确定出每个采样通道的幅度缩放系数，包括：

对于任一第一剩余通道，将任一第一剩余通道与所述第一基准通道之间的幅度比值的倒数，作为所述任一第一剩余通道的幅度缩放系数，且所述第一基准通道的幅度缩放系数为1。

在一个可能的设计中，对每个幅度校准信号进行相位校准处理，得到多个相位校准信号，包括：

对于多个幅度校准信号中的第k个幅度校准信号和第k+1个幅度校准信号，计算出第k个采样通道与第k+1个采样通道之间的相位差，其中，所述第k个采样通道为所述第k个幅度校准信号对应数字采样信号的采样通道，所述第k+1个采样通道为所述第k+1个幅度校准信号对应数字采样信号的采样通道；

将k自加1，并重新计算第k个采样通道与第k+1个采样通道之间的相位差，直至k等于w-1时，得到所述多通道采集设备中所有相邻两采样通道间的相位差，其中，k的初始值为1，且w为幅度校准信号的总个数；

从所述多通道采集设备的所有采样通道中确定出一第二基准通道，并利用所有相邻两采样通道间的相位差，计算出第二基准通道与各个第二剩余通道之间的相位差，其中，第二剩余通道为所有采样通道中去除所述第二基准通道后的采样通道；

基于第二基准通道与各个第二剩余通道之间的相位差，确定出每个采样通道的相位差；

根据各个采样通道的相位差，计算出各自对应幅度校准信号的拉格朗日差值系数，以便基于各个幅度校准信号的拉格朗日差值系数，对各自对应的幅度校准信号进行相位校准处理，以在相位校准处理后，得到多个相位校准信号。

第二方面，提供了一种宽带信号采样装置，包括：

采样单元，用于将目标宽带信号输入至多通道采集设备，以使所述多通道采集设备中的每个采样通道分别对所述目标宽带信号进行一次数字采样，以得到多个数字采样信号；

信号处理单元，用于接收所述多通道采集设备传输的多个数字采样信号，并对所述多个数字采样信号中的每个数字采样信号进行升采样处理，以得到多个升采样信号；

信号处理单元，用于对所述多个升采样信号中的每个升采样信号进行信号变频处理，得到多个变频信号；

信号处理单元，用于对所述多个变频信号中的每个变频信号进行频谱整形滤波处理，得到多个滤波变频信号；

通道合并单元，用于将多个滤波变频信号进行通道合并，以在通道合并后，得到所述目标宽带信号的采样信号。

第三方面，提供了另一种宽带信号采样装置，以装置为电子设备为例，包括依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述宽带信号采样方法。

第四方面，提供了一种存储介质，存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述宽带信号采样方法。

第五方面，提供了一种包含指令的计算机程序产品，当指令在计算机上运行时，使计算机执行如第一方面或第一方面中任意一种可能设计的所述宽带信号采样方法。

有益效果：

（1）本发明在进行超宽带信号的采样时，将超宽带信号划分为多个窄带子信号，然后，再以信号宽带拼接重建的技术手段将多个子带信号合并到所需的超宽带宽，从而在数字域恢复原始超宽带信号的采样信号；由此，本发明在进行超宽带信号采样时，无需借助高采样率的模数转换器，从而可大幅降低超宽带信号的采样成本，适用于在超宽带信号采样领域的大规模应用与推广。

（2）由于信号的升采样计算量大，复杂度高，因此，本发明采用多相滤波处理的方式，来实现信号的升采样，即先对数字采样信号划分多个并行信号，然后再对每个并行信号依次进行低通滤波、插值以及移相合并，如此，即可得到数字采样信号的升采样信号；通过上述设计，本发明可有效利用计算机的并行计算能力，从而提高处理效率，并为高速率的信号实时处理提供实现途径。

附图说明

图1为本发明实施例提供的宽带信号采样方法的步骤流程示意图；

图2为本发明实施例提供的宽带信号采样方法的流程图；

图3为本发明实施例提供的目标宽带信号的信号频谱图；

图4为本发明实施例提供的第一采样通道采集的数字采样信号的频谱图；

图5为本发明实施例提供的第二采样通道采集的数字采样信号的频谱图；

图6为本发明实施例提供的第三采样通道采集的数字采样信号的频谱图；

图7为本发明实施例提供的第四采样通道采集的数字采样信号的频谱图；

图8为本发明实施例提供的进行通道合并后的采样信号的频谱；

图9为本发明实施例提供的宽带信号采样装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的电子设备的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的升采样处理的流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。

应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。

实施例：

参见图1、图2和图11所示，本实施例所提供的宽带信号采样方法，利用多通道采集设备来对目标宽带信号进行不同带宽的采样，如此，相当于将目标宽带信号划分为多个子窄带信号，而后，再依次对各个子窄带信号进行升采样、变频、频谱整形滤波、幅相校准处理以及通道合并，通道合并后，即可还原得到目标宽带的采样信号；基于此，本方法相比于传统的采样方法，无需借助高采样率的模数转换设备，如此，可大幅降低采样成本，适用于大规模应用与推广；在本实施例中，举例该方法可以但不限于在信号采样端侧运行，可以理解的，前述执行主体并不构成对本申请实施例的限定，相应的，本方法的运行步骤可以但不限于如下述步骤S1～S5所示。

S1. 将目标宽带信号输入至多通道采集设备，以使所述多通道采集设备中的每个采样通道分别对所述目标宽带信号进行一次数字采样，以得到多个数字采样信号；具体应用时，多通道采集设备内置有多个采样通道，其中，每个采样通道的采样带宽不同，因此，将目标宽带信号输入至不同的采样通道，即可得到不同带宽的数字采样信号；在本实施例中，采样通道的数量可根据实际需求而具体设定，在此不作具体限定；同时，多通道采集设备中相邻的两采样通道之间的中心频率应满足以下关系式：

上述式（1）中，表示第i个采样通道的中心频率，表示第i+1个采样通道的中心频率，表示第i个采样通道的采集带宽，表示第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的重叠频谱带宽；同时，每个采样通道的中心频率应满足以下公式（3）：

上述式（3）中，表示目标带宽信号的中心频率,F表示采样通道的总数；在本实施例中，举例各个采样通道的带宽可以相同或不同；可选的，本实施例优选各个采样通道的带宽相同。

如此，基于前述式（2）和前述式（3）来设计多通道采集设备中每个采样通道的中心频率，即可实现目标宽带信号在不同通道中的同步采样，从而将目标宽带信号划分为多个子窄带信号（即数字采样信号）。

在完成对目标宽带信号的信号划分后，则可对每个划分的信号进行信号处理，以最终利用前述经过信号处理后的划分信号，来还原出目标宽带信号的采样信号；在本实施例中，每个划分的信号需要依次进行升采样、信号变频以及频谱整形滤波，而前述信号处理过程可以但不限于如下述步骤S2～S4所示。

S2. 接收所述多通道采集设备传输的多个数字采样信号，并对所述多个数字采样信号中的每个数字采样信号进行升采样处理，以得到多个升采样信号；具体应用时，对各个数字采样信号进行升采样，是为了保证后续进行信号拼接时，得到的拼接信号的采样率满足奈奎斯特定理，从而保证数据还原的精确性；在本实施例中，可以但不限于采用零内插值算法来对各个数字采样信号进行升采样处理，其中，由于每个数字采样信号的升采样处理过程相同，下述以任一数字采样信号为例，来进行升采样过程的具体阐述，如下述步骤S21～S24所示。

S21. 对于所述多个数字采样信号中的任一数字采样信号，将任一数字采样信号划分为多个并行信号，并对每个并行信号进行低通滤波处理，得到多个并行滤波信号；具体应用时，参见图11所示，相当于是将任一数字采样信号划分为多个并行的分支信号，而后再对多个并行的分支信号进行低通滤波，接着，再进行插值处理；最后，将插值后的信号进行移相相加，则可完成该任一数字采样信号的升采样处理，得到该任一数字采样信号的升采样信号，即图11中的y[k]；可选的，采用低通滤波器实现各个并行滤波信号的低通滤波处理。

S22. 对多个并行滤波信号中的每个并行滤波信号进行插值处理，得到多个插值并行信号；具体应用时，由于每个并行滤波信号的插值处理过程一致，下述以任一并行滤波信号为例，来具体阐述，如下述步骤S22a和步骤S22b所示。

S22a. 对于多个并行滤波信号中的任一并行滤波信号，确定出所述任一并行滤波信号的内插因子，并基于所述内插因子，确定出所述任一并行滤波信号的插值个数；具体应用时，内插因子可以但不限于根据奈奎斯特定理求出，即原始采样序列可以无失真的恢复出原始模拟信号，因而，内插因子即可基于奈奎斯特定理求出，其为插值的常用技术手段；同时，在本实施例中，任一并行滤波信号的插值个数则为L-1，而L为内插因子；如此，本实施例相当于在任一并行滤波信号的两个采样点之间等间隔的插入L-1个数值，从而来实现信号的升采样；其具体过程如下述步骤S22b所示。

S22b. 在所述任一并行滤波信号的每相邻两采样点对应的信号值之间插入m个目标值，以在插值完成后，得到任一并行滤波信号的插值并行信号，其中，m等于插值个数，且每个目标值为0；具体应用时，假设原始序列（即任一并行滤波信号）的第一个采样点对应信号值为2，第二个采样点对应信号值为3，且内插因子为2，因此，相当于是将信号扩展一倍，而在插值时，则是在2和3之间插入一个0值，同理，在第二采样点对应信号值与第三采样点对应信号值之间也插入一个0值,以此原理，插值完毕后，则可得到该任一并行滤波信号的插值并行信号；当然，其余内插因子对应的插值过程与前述举例一致，于此不再赘述。

更进一步的，下述以公式（4）来描述前述插值处理过程中的插值公式：

上述式（4）中，表示任一并行滤波信号的插值并行信号，表示所述任一并行滤波信号的采样点数，表示内插因子，即在插值时，当采样点是内插因子的整数倍时，插值并行信号中第a个采样点的信号值，为任一并行滤波信号中第a个采样点对应的信号值，而a为其它时，对应的信号值则为0。

如此，基于前述公式（4），即可完成各个并行滤波信号的插值处理；而在完成插值后，还需进行信号的合并，以得到任一数字采样信号经过升采样后对应的信号，即先将各个插值并行信号进行移相相加，从而得到任一数字采样信号的升采样信号，如下述步骤S23和步骤S24所示。

S23. 对多个插值并行信号中的每个插值并行信号进行移相处理，得到多个移相并行信号。

S24. 将多个移相并行信号进行信号合并，得到所述任一数字采样信号的升采样信号。

由此通过前述步骤S21-S24，本实施例相当于是使用多相滤波的方式来实现信号的升采样，其中，多相滤波是利用多个阶数较低的滤波来实现原本阶数较高的滤波，而每个分支滤波器处理的数据速率仅为原数据速率的1/D（D为多相分支数），即实质是将每个数字采样信号线划分为多个并行分支信号，然后再进行低通滤波以及升采样，从而将原始信号的滤波，转换为阶数较低的滤波，如此，即可有效利用计算机的并行计算能力，从而为高速率的信号实时处理提供实现途径。

而在得到多个升采样信号后，还需要将各个升采样信号进行数字上变频处理，以提高各个升采样信号的中心频率；可选的，信号变频处理过程可以但不限于如下述步骤S3所示。

S3. 对所述多个升采样信号中的每个升采样信号进行信号变频处理，得到多个变频信号；在具体应用时，可以但不限于采用超外差接收机来对各个升采样信号进行信号变频处理，超外差接收机是利用超外差原理来实现信号的变频，其具体原理为：超外差接收机的本地振荡器产生频率为的等幅正弦信号，输入信号（即任一升采样信号）是一中心频率为的已调制频带有限信号，通常，而这两个信号在混频器中变频，输出为差频分量，其又称为中频信号，其中，，表示中频频率，而输出的中频信号除中心频率变换到外，其频谱结构与输入信号相同；因此，中频信号保留了输入信号的全部有用信息；如此通过前述设计，采用超外差接收架构来进行信号变频，其相比零中频变频技术，具有更好的杂散抑制能力和更高的灵敏度，能够更真实地还原信号本来的特征，从而获得更好的信号拼接重建效果。

具体的，本实施例中的中频数字化采样的采样率的取值满足：

上述式（5）中，表示第任意一个采样通道的采集带宽。

在利用超外差接收机完成各个升采样信号的变频处理后，还需对各个变频信号进行频谱整形滤波处理，以更真实地还原信号本来的特征；其中，频谱整形滤波处理过程可以但不限于如下述步骤S4所示。

S4. 对所述多个变频信号中的每个变频信号进行频谱整形滤波处理，得到多个滤波变频信号；具体应用时，各个变频信号的频率整形滤波处理，是利用带通滤波器实现的；可选的，可以但不限于将所述多个变频信号中的每个变频信号输入至一带通滤波器中，以使所述带通滤波器对接收到的变频信号进行带通滤波处理，得到滤波变频信号；在本实施例中，每个变频信号分别对应一带通滤波器，且任一变频信号的带通滤波器的带宽满足以下条件：

上述式（1）中，表示带通滤波器，表示带通滤波器的带宽，为常数，表示频谱。

由此通过前述设计，即可基于各个变频信号对应的采样通道，来为各个变频信号构建不同的带通滤波器，从而实现对应变频信号的频谱整形滤波。

在本实施例中，对各个变频信号进行频谱整形滤波后，则可进行通道合并，从而将各个滤波变频信号拼接为一个信号，以还原得到目标宽带信号的采样信号；其中，通道合并的具体过程可以但不限于如下述步骤S5所示。

S5. 将多个滤波变频信号进行通道合并，以在通道合并后，得到所述目标宽带信号的采样信号；在本实施例中，将多个滤波变频信号中各个采样点对应相加，即可得到采样信号，其中，采样信号可以但不限于用如下公式（6）所示：

上述式（6）中，表示采样信号，表示第一采样通道的滤波变频信号，p为采样通道的总数。

由此通过前述步骤S1～S5所详细描述的宽度信号的采样方法，本发明在进行超宽带信号的采样时，将超宽带信号划分为多个窄带子信号，然后，再以信号宽带拼接重建的技术手段将多个子带信号合并到所需的超宽带宽，从而在数字域恢复原始超宽带信号的采样信号；由此，本发明在进行超宽带信号采样时，无需借助高采样率的模数转换器，从而可大幅降低超宽带信号的采样成本，适用于在超宽带信号采样领域的大规模应用与推广。

在一个可能的设计中，本实施第二方面在实施例第一方面的基础上，进行进一步的优化，其原因为：由于在信号处理过程中，会存在幅相偏移的问题，因此，本实施第三方面在将多个滤波变频信号进行通道合并前，还设置有幅相校准步骤，如下述步骤S05所示。

S05. 对所述多个滤波变频信号中的每个滤波变频信号进行幅度校准处理，得到多个幅度校准信号，并对每个幅度校准信号进行相位校准处理，得到多个相位校准信号；具体应用时，对各个滤波变频信号进行幅度校准，先要求取出各个滤波变频信号对应采样通道的幅度缩放系数，而后，基于各个采样通道的幅度缩放系数，即可实现采样通道对应滤波变频信号的幅度校准；同理，相位校准则是要计算出各个采样通道的相位差；在本实施例中，幅度校准的具体过程可以但不限于如下述步骤S051～S055所示。

S051. 对于所述多个滤波变频信号中的第i个滤波变频信号以及第i+1个滤波变频信号，计算出第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比，其中，所述第i个采样通道为所述第i个滤波变频信号对应数字采样信号的采样通道，所述第i+1个采样通道为所述第i+1个滤波变频信号对应数字采样信号的采样通道；在本实施例中，相当于是计算多通道采集设备中各相邻两采样通道之间的平均幅度比，如以4通道为例，第一个滤波变频信号对应的采样信号为第一数字采样信号，而第一数字采样信号对应的为第一采样通道，因此，相当于是计算出第一个采样通道与第二个采样通道之间的平均幅度比，第二个采样通道与第三个采样通道的之间的平均幅度比，以及第三个采样通道与第四个采样通道之间的平均幅度比，而后，基于前述相邻两采样通道之间的平均幅度比，即可计算得到各个采样通道的幅度缩放系数。

在本实施例中，第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比的计算过程可以但不限于如下述步骤S051a～S051d所示。

S051a. 基于所述第i个滤波变频信号以及第i+1个滤波变频信号的中心频率，构建出一基准信号；具体应用时，举例基准信号为一连续波信号，且中心频率等于：（fc1+fc2）/2，其中，fc1表示第i个滤波变频信号的中心频率，fc2表示第i+1个滤波变频信号的中心频率；而在构建出基准信号后，则可将该基准信号输入至多通道采集设备的第i个采样通道和第i+1个采样通道，从而在前述两采样通道中采集等长的序列；可选的，采样过程如下述步骤S051b所示。

S051b. 将所述基准信号输入至所述多通道采集设备的第i个采样通道和第i+1个采样通道，以使所述多通道采集设备利用所述第i个采样通道和所述第i+1个采样通道，对所述基准信号进行采样处理，以得到第一校准采样信号和第二校准采样信号，其中，第一校准采样信号的采样频率与第二校准采样信号的采样长度相同；在本实施例中，由于两个采样通道的中心频率不同，因此，输入至第i个采样通道和第i+1个采样通道内的基准信号所处的位置不同，如第i个采样通道的中心频率低于第i+1个采样通道的中心频率，那么基准信号则处于第i个采样通道的高频位置，处于第i+1个采样通道的低频位置，因此，为保证前述两个采样通道接收到的信号处于基带的同一频率，本实施例在进行采样前，还设置有频移处理过程，即多通道采集设备在接收到基准信号后，对基准信号分别进行两次频移处理，得到第一频移信信号和第二频移信号；可选的，将处于高频位置处的基准信号频移-（fc2-fc1）/2，将处于低频位置处的基准信号频移+（fc2-fc1）/2；如此，即可使两个采样通道接收到的信号保持在同一频率；而后，前述两个采样通道对各自通道内的频移信号进行采样处理，即可得到第一标准采样信号和第二标准采样信号。

在得到第一标准采样信号和第二标准采样信号后，则可进行第i个采样通道与第i+1个采样通道间平均幅度比的计算，如下述步骤S051c和步骤S051d所示。

S051c. 获取第一标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值和第二标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值，并基于所述第一标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值，计算出所述第一标准采样信号中各个采样点的幅度值，以及基于所述第二标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值，计算出所述第二标准采样信号中各个采样点的幅度值；在具体应用时，第一标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值是指：在直角坐标系将前述第一标准采样信号分解为复数，因此，每个采样点均对应有一复数，如此，任一采样点的I/Q值中，I是指该任一采样点对应复数的实部，Q是指该任一采样点对应复数的虚部；更进一步的，对于第一标准采样信号中任一采样点的幅度值则等于：；如此，基于各个采样点的I/Q值，即可得到第一标准采样信号和第二标准采样信号中各个采样点的幅度值。

而在得到前述两标准采样信号中各个采样点的幅度值后，则可根据各个采样点的幅度值，来计算得到第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比，如下述步骤S051d所示。

S051d. 基于所述第一标准采样信号中各个采样点的幅度值和所述第二标准采样信号中各个采样点的幅度值，计算得到所述第i个采样通道与所述第i+1个采样通道之间的平均幅度比；在具体实施时，可以但不限于采用如下步骤A～E来计算得到第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比。

A. 对于所述第一标准采样信号中的第j个采样点，计算所述第一标准采样信号中的第j个采样点与第二标准采样信号中的第j个采样点之间的幅度比值，得到目标幅度比值。

B. 将j自加1，并重新计算所述第一标准采样信号中的第j个采样点与所述第二标准采样信号中的第j个采样点之间的幅度比值，直至j等于s时，得到s个目标幅度比值，其中，j的初始值为1，且s为所述第一标准采样信号的采样点总数；在本实施例中，以一个实例来阐述前述步骤A和B，假设第一标准采样信号和第二标准采样信号分别有4个采样点，那么相当于是计算第一标准采样信号中第一个采样点的幅度值，与第二标准采样信号中第一个采样点的幅度值之间的比值，计算第一标准采样信号中第二个采样点的幅度值，与第二标准采样信号中第二个采样点的幅度值之间的比值，计算第一标准采样信号中第三个采样点的幅度值，与第二标准采样信号中第三个采样点的幅度值之间的比值，以及计算第一标准采样信号中第四个采样点的幅度值，与第二标准采样信号中第四个采样点的幅度值之间的比值，计算完毕后，则可得到4个目标幅度比值；当然，采样点不同的情况下，目标幅度比值的计算过程与前述举例过程相同，于此不再赘述

在得到s个目标幅度比后，则可计算每个目标幅度比值与两个标准采样信号中第一个采样点对应幅度值之间的差值，如下述步骤C所示。

C. 计算每个目标幅度比值与目标幅度之间的差值，得到s个幅度差，其中，所述目标幅度为所述第一标准采样信号中第一个采样点对应的幅度值；在本实施例中，还是在前述举例的基础上进行阐述，假设目标幅度比值分别为△R1、△R2、△R3和△R4，第一个标准采样信号中第一个采样点对应的幅度值为R1，那么幅度差则包括：△R1-R1、△R2-R1、△R3-R1以及△R4-R1；当然，在目标幅度比值数量不同的情况下，幅度差的计算原理与前述举例相同，于此不再赘述。

在得到s个幅度差后，则可进行第i个采样通道和第i+1个采样通道之间平均幅度比的计算，如下述步骤D和步骤E所示。

D. 求和s个幅度差，并求取求和结果的均值。

E. 将所述均值与指定幅度比值相加，得到所述第i个采样通道与所述第i+1个采样通道之间的平均幅度比，其中，所述指定幅度比值为所述第一标准采样信号中的第一个采样点，与所述第二标准采样信号中的第一个采样点之间的幅度比值；具体应用时，在前述举例的基础上上，相当于是求和4个幅度差，然后取求和结果的均值；最后，将该均值，与第一标准采样信号和第二标准采样信号中第一个采样点的幅度比相加，即可得到第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比。

如此，利用前述步骤S051a～S051d，即可计算出其余各个相邻两采样通道之间的平均幅度比，计算完毕后，即可基于多通道采集设备中所有相邻两采样通道间的平均幅度比，来得出每个采样通道的幅度缩放系数，其中，循环过程如下述步骤S052所示。

S052. 将i自加1，并重新计算第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比，直至i等于n-1时，得到所述多通道采集设备中所有相邻两采样通道间的平均幅度比，其中，i的初始值为1，且n为滤波变频信号的总个数；在本实施例中，在前述4采样通道的基础上，则可得到3个平均幅度比，分别为第一个与第二个采样通道之间的平均幅度比、第二个与第三个采样通道之间的平均幅度比以及第三个与第四个采样通道之间的平均幅度比；当然，在采样通道数量不同的情况下，相邻两采样通道间的平均幅度比的计算过程与前述举例过程相同，于此不再赘述。

在得到相邻两采样通道的平均幅度比之后，还需确定一第一基准通道，然后，计算出各个第一剩余通道与第一基准通道之间的幅度比值，如下述步骤S053所示。

S053. 从所述多通道采集设备的所有采样通道中确定出一第一基准通道，并利用所有相邻两采样通道间的平均幅度比，计算出第一基准通道与各个第一剩余通道之间的幅度比值，其中，第一剩余通道为所有采样通道中去除所述第一基准通道后的采样通道；具体应用时，假设以第一个采样通道为第一基准通道为例，那么剩下的三个采样通道则作为第一剩余通道，而对于任一第一剩余通道，本实施例可以但不限于利用处于任一第一剩余通道与第一基准通道之间的第一剩余通道、任一第一剩余通道以及第一基准通道，来组成幅度校准通道集，而后，即可利用该幅度校准通道集中的相邻两通道之间的平均幅度比，来计算得到该任一第一剩余通道与第一基准通道之间的幅度比值；可选的，前述计算过程可以但不限于如下述步骤S053a和步骤S053b所示。

S053a. 对于任一第一剩余通道，获取所述任一第一剩余通道和所述第一基准通道在所有采样通道中的排序序号，并基于所述任一第一剩余通道的排序序号和所述第一基准通道的排序序号，确定出处于所述任一第一剩余通道与所述第一基准通道之间的采样通道，以作为第一目标通道；具体应用时，还是在前述举例的基础上进行阐述，假设第一采样通道为第一基准通道，任一第一剩余通道为第三采样通道，其中，第一基准通道的排序序号为1，任一第一剩余通道的排序序号为3，那么，第一目标通道则为第二采样通道，如此，即可利用第一采样通道、第三采样通道以及第二采样通道来组成幅度校准通道集，而后，则可利用幅度校准通道集来计算得到任一第一剩余通道与第一基准通道之间的幅度比值，如下述步骤S053b所示。

S053b. 利用所述任一第一剩余通道、所述第一基准通道和所述第一目标通道组成幅度校准通道集，并计算所述幅度校准通道集中所有相邻两幅度校准通道之间的平均幅度比值的乘积，以将乘积结果作为所述任一第一剩余通道与所述第一基准通道之间的幅度比值；具体应用时，前述得到的幅度校准通道集包括第一采样通道、第二采样通道以及第三采样通道，假设第一采样通道与第二采样通道之间的平均幅度比为R12，第二采样通道与第三采样通道之间的平均幅度比为R23，那么，任一第一剩余通道（即第三采样通道）与第一基准通道（第一采样通道）之间的幅度比值为：R12×R23；当然，其余各个第一剩余通道与第一基准通道之间的幅度比值的计算过程与前述举例相同，于此不再赘述。

按照前述步骤S053a和步骤S053b计算得到各个第一剩余通道与第一基准通道之间的幅度比值后，即可基于前述各个幅度比值，来计算得到各个采样通道的幅度缩放系数，如下述步骤S054所示。

S054. 基于所述第一基准通道与各个第一剩余通道之间的幅度比值，确定出每个采样通道的幅度缩放系数；具体应用时，还是以任一第一剩余通道为例，该任一第一剩余通道的幅度缩放系数的计算过程为：将任一第一剩余通道与所述第一基准通道之间的幅度比值的倒数，作为所述任一第一剩余通道的幅度缩放系数；如在前述举例的基础上，当任一第一剩余通道为第三采样通道时，其对应的幅度缩放系数则为：1/（R12×R23），当然，其余各个第一剩余通道的幅度缩放系数的计算过程与前述举例相同，于此不再赘述；另外，在本实施例中，所述第一基准通道的幅度缩放系数为1，也就是第一基准通道无需进行幅度缩放。

在得到各个采样通道的幅度缩放系数后，即可进行各个的滤波变频信号的幅度校准，如下述步骤S055所示。

S055. 基于各个采样通道的幅度缩放系数，对各自对应的滤波变频信号进行幅度校准处理，以在幅度校准处理后，得到多个幅度校准信号；在本实施例中，假设第二采样通道的幅度缩放系数为0.8，那么，则将第二采样通道对应的滤波变频信号（即第二滤波变频信号）的幅度值乘以0.8，如此，即可完成第二滤波变频信号的幅度校准；当然，其余各个滤波变频信号的幅度校准过程与前述举例一致，于此不再赘述。

在完成各个滤波变频信号的幅度校准后，即可进行相位校准，在本实施例中，相位校准的过程与幅度校准的过程一致，只是是计算各个采样通道的相位差，其中，相位校准过程可以但不限于如下述步骤S056～S060。

S056. 对于多个幅度校准信号中的第k个幅度校准信号和第k+1个幅度校准信号，计算出第k个采样通道与第k+1个采样通道之间的相位差，其中，所述第k个采样通道为所述第k个幅度校准信号对应数字采样信号的采样通道，所述第k+1个采样通道为所述第k+1个幅度校准信号对应数字采样信号的采样通道；具体应用时，步骤S056的具体过程与步骤S051相同，还是利用第k个幅度校准信号和第k+1个幅度校准信号构造一第二基准信号，由于滤波变频信号与幅度校准信号的中心频率未发生变化，因此，构造出的第二基准信号与第一基准信号相同，如此，相当于还是将第一基准信号输入至第k个采样通道和第k+1个采用通道内进行数字采样（为便于阐述，下述称为第一个和第二相位校准采样信号），而后，也是利用各个相位校准采样信号中采样点的I/Q值，来计算出两相位校准采样信号中各个采样点的相位；在本实施例中，任一采样点的相位计算公式为：arctan（Q/I）。

在本实施例中，在得到两相位校准采样信号中各个采样点的相位后，即可计算出第k个采样通道与第k+1个采样通道之间的相位差；可选的，其计算过程可参见下述步骤所示。

第一步：对于所述第一相位校准采样信号中的第u个采样点，计算所述第一相位校准采样信号中的第u个采样点与第二相位校准采样信号中的第u个采样点之间的相位差，得到目标相位差。

第二步：将u自加1，并重新计算所述第一相位校准采样信号中的第u个采样点与第二相位校准采样信号中的第u个采样点之间的相位差，直至u等于h时，得到h个目标相位差，其中，u的初始值为1，且h为所述第一相位校准采样信号的采样点总数。

第三步：计算每个目标相位差与目标相位之间的差值，得到h个相位差值，其中，所述目标相位为所述第一相位校准采样信号中第一个采样点对应的相位。

第四步：求和h个相位差值，并求取求和结果的均值；

第五步：将所述均值与指定相位差相加，得到所述第k个采样通道与所述第k+1个采样通道之间的相位差，其中，所述指定相位差为所述第一相位校准采样信号中的第一个采样点，与所述第二相位校准采样信号中的第一个采样点之间的相位差。

在本实施例中，前述第k个采样通道与所述第k+1个采样通道之间的相位差的计算原理与前述步骤A～E过程相同，其原理不再赘述；如此，将k自加1，并重复前述步骤，直至k等于w-1时，即可得到多通道采集设备中所有相邻两采样通道间的相位差，如下述步骤S057所示。

S057. 将k自加1，并重新计算第k个采样通道与第k+1个采样通道之间的相位差，直至k等于w-1时，得到所述多通道采集设备中所有相邻两采样通道间的相位差，其中，k的初始值为1，且w为幅度校准信号的总个数；在本实施例中，利用多通道采集设备中所有相邻两采样通道间的相位差，来计算和各个采样通道的相位差的原理，与前述幅度缩放系数的计算原理相同，如下述步骤S058、S059和步骤S060所示。

S058. 从所述多通道采集设备的所有采样通道中确定出一第二基准通道，并利用所有相邻两采样通道间的相位差，计算出第二基准通道与各个第二剩余通道之间的相位差，其中，第二剩余通道为所有采样通道中去除所述第二基准通道后的采样通道；具体应用时，还是以任一第二剩余通道为例，来具体阐述该任一第二剩余通道与第二基准通道之间相位差的计算过程，如下述步骤S058a和步骤S058b所示。

S058a. 对于任一第二剩余通道，获取所述任一第二剩余通道和所述第二基准通道在所有采样通道中的排序序号，并基于所述任一第二剩余通道的排序序号和所述第二基准通道的排序序号，确定出处于所述任一第二剩余通道与所述第二基准通道之间的采样通道，以作为第二目标通道；在本实施例中，步骤S058a的具体过程可参见前述步骤S053a，其原理不再赘述。

S058b. 利用所述任一第二剩余通道、所述第二基准通道和第二目标通道组成相位校准通道集，并求和所述相位校准通道集中所有相邻两相位校准通道之间的相位差，以得到所述任一第二剩余通道与所述第二基准通道之间的相位差；具体应用时，假设任一第二剩余通道为第三采样通道，第二基准通道为第一采样通道，那么相位校准通道集则包括第一采样通道、第二采样通道以及第三采样通道，假设，第一采样通道与第二采样通道之间的相位差为d12，第二采样通道与第三采样通道之间的相位差为d23，那么，任一第二剩余通道（即第三采样通道）与第二基准通道（即第一采样通道）之间的相位差则为：d12+d23；当然，其余各个第二剩余通道与第二基准通道之间的相位差的计算过程与前述举例相同，于此不再赘述。

在得到各个第二剩余通道与第二基准通道的相位差后，即可计算出每个采样通道的相位差，如下述步骤S059所示。

S059. 基于第二基准通道与各个第二剩余通道之间的相位差，确定出每个采样通道的相位差；具体应用时，对于任一第二剩余通道，首先筛选出第二基准通道与各个第二剩余通道之间的相位差中的最小相位差，并判断最小相位差是否小于0；若小于0，对于任一第二剩余通道，则求和所述任一第二剩余通道与所述第二基准通道之间的相位差以及目标相位差，以得到任一第二剩余通道的相位差，其中，目标相位差为最小相位差的绝对值（用|dmin|表示）；具体的，在前述举例的基础上进行阐述，任一第二剩余通道（即第三采样通道）的相位差则相当于是：任一第二剩余通道与第二基准通道之间的相位差，与最小相位差的绝对值之和，即任一第二剩余通道的相位差=d12+d23+|dmin|；当然，其余各个第二剩余通道的相位差的计算过程与前述举例相同，于此不再赘述；另外，在本实施例中，当最小相位差小于0时，第二基准通道的相位差为目标相位差，也就是为最小相位差的绝对值。

同理，当最小相位差大于或等于0时，对于任一第二剩余通道，则将所述任一第二剩余通道与所述第二基准通道之间的相位差，作为任一第二剩余通道的相位差；另外，在本实施例中，当最小相位差大于或等于0时，第二基准通道的相位差为0。

如此，在计算得到各个采样通道的相位差后，即可利用各个采样通道的相位差，计算出各个采样通道对应幅度校准信号的拉格朗日差值系数；而后，对于任一幅度校准信号，则可利用该任一幅度校准信号的拉格朗日差值系数，来进行相位校准；如下述步骤S060所示。

S60. 根据各个采样通道的相位差，计算出各自对应幅度校准信号的拉格朗日差值系数，以便基于各个幅度校准信号的拉格朗日差值系数，对各自对应的幅度校准信号进行相位校准处理，以在相位校准处理后，得到多个相位校准信号；在具体应用时，对于任一采样通道，可以但不限于基于任一采样通道的相位差，来计算出该任一采样通道的延迟周期；而后，根据延迟周期来计算得到该任一采样通道对应幅度校准信号的拉格朗日差值系数；在本实施例中，可以但不限于按照如下公式（7）来计算延迟周期。

上述式（7）中，表示前述任一采样通道的延迟周期，表示所述任一采样通道的相位差，表示该任一采样通道对应幅度校准信号的频率，表示任一采样通道的采样频率。

在本实施例中，可以但不限于采用如下公式（8），来根据延迟周期，计算得到该任一采样通道对应幅度校准信号的拉格朗日差值系数。

上述式（8）中，表示任一采样通道对应幅度校准信号的拉格朗日差值系数，表示所述任一采样通道对应幅度校准信号中的采样点，表示所述任一采样通道对应幅度校准信号中采样点的总数，表示计算的序号数。

当然，在本实施例中，其余各个采样通道对应幅度校准信号的拉格朗日差值系数的计算，也可采用前述式（7）和式（8），其原理相同，于此不再赘述。

在实施例中，对于任一幅度校准信号，用该任一幅度校准信号的拉格朗日差值系数进行滤波处理，即可完成该任一幅度校准信号的相位校准。

由此通过前述步骤S051～S060，即可完成各个滤波变频信号的幅相校准，得到多个相位校准信号；最后，将多个相位校准信号进行通道合并，即可还原出目标宽带信号的采样信号；当然，多个相位校准信号的通道合并过程，可参见前述步骤S5，于此不再赘述。

在一个可能的设计中，参见图2～图8所示，本实施例第三方面提供前述实施例第一方面和第二方面所述的采样方法的验证过程，如下所示：

本实施例以4通道采样为例，即多通道采集设备设置有4个采样通道，将目标宽带信号输入至4个采样通道中进行数字采样，其中，目标宽带信号的频谱图可参见图3所示，而4个采样通道（即从第一至第四采样通道）的数字采样信号依次参见图4、图5、图6和图7所示；而后，对每个采样通道得出的数字采样信号依次进行多相滤波、升采样、上变频（即信号变频处理）、滤波处理（即均进行带通滤波处理）、幅相校准以及通道合并（流程图参见图2所示），通道合并后，则可得到目标宽带信号的采样信号的频谱图，其中，采样信号的频谱图可参见图8所示。

另外，对采样信号和目标宽带信号进行相关系数、余弦相似度以及信号总相关比的求解，其相似度度量表参见表1所示。

表1为采样信号和目标宽带信号的相似度度量。

相关系数	余弦相似度	信号总相关比(%)
			0.95	0.96	95.5

从上述表1中可得出，相关系数、余弦相似度以及信号总相关比均大于95%，如此，可证明本采样方法所得出的采样信号，与原宽带信号相比，还原度较大，能够在保证采样精度的基础上，降低采样成本。

如图9所示，本实施例第四方面提供了一种实现实施例第一方面和第二方面中所述的宽带信号采样方法的硬件装置，包括：

采样单元，用于将目标宽带信号输入至多通道采集设备，以使所述多通道采集设备中的每个采样通道分别对所述目标宽带信号进行一次数字采样，以得到多个数字采样信号。

信号处理单元，用于接收所述多通道采集设备传输的多个数字采样信号，并对所述多个数字采样信号中的每个数字采样信号进行升采样处理，以得到多个升采样信号。

信号处理单元，用于对所述多个升采样信号中的每个升采样信号进行信号变频处理，得到多个变频信号。

信号处理单元，用于对所述多个变频信号中的每个变频信号进行频谱整形滤波处理，得到多个滤波变频信号。

通道合并单元，用于将多个滤波变频信号进行通道合并，以在通道合并后，得到所述目标宽带信号的采样信号。

本实施例提供的装置的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见实施例第一方面和第二方面，于此不再赘述。

如图10所示，本实施例第五方面提供了另一种宽带信号采样装置，以装置为电子设备为例，包括：依次通信相连的存储器、处理器和收发器，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述收发器用于收发消息，所述处理器用于读取所述计算机程序，执行如实施例第一方面和/或第二方面所述的宽带信号采样方法。

具体举例的，所述存储器可以但不限于包括随机存取存储器（random accessmemory，RAM）、只读存储器（Read Only Memory ，ROM）、闪存（Flash Memory）、先进先出存储器（First Input FirstOutput，FIFO）和/或先进后出存储器（First In Last Out，FILO）等等；具体地，处理器可以包括一个或多个处理核心，比如4核心处理器、8核心处理器等。处理器可以采用DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)、FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)、PLA(Programmable Logic Array，可编程逻辑阵列)中的至少一种硬件形式来实现，同时，处理器也可以包括主处理器和协处理器，主处理器是用于对在唤醒状态下的数据进行处理的处理器，也称CPU(Central ProcessingUnit，中央处理器)；协处理器是用于对在待机状态下的数据进行处理的低功耗处理器。

在一些实施例中，处理器可以在集成有GPU(Graphics Processing Unit，图像处理器)，GPU用于负责显示屏所需要显示的内容的渲染和绘制，例如，所述处理器可以不限于采用型号为STM32F105系列的微处理器、精简指令集计算机（reduced instruction setcomputer,RISC）微处理器、X86等架构处理器或集成嵌入式神经网络处理器（neural-network processing units，NPU）的处理器；所述收发器可以但不限于为无线保真（WIFI）无线收发器、蓝牙无线收发器、通用分组无线服务技术（General PacketRadio Service，GPRS）无线收发器、紫蜂协议（基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，ZigBee）无线收发器、3G收发器、4G收发器和/或5G收发器等。此外，所述装置还可以但不限于包括有电源模块、显示屏和其它必要的部件。

本实施例提供的电子设备的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见实施例第一方面和/或第二方面，于此不再赘述。

本实施例第六方面提供了一种存储包含有实施例第一方面和/或第二方面所述的宽带信号采样方法的指令的存储介质，即所述存储介质上存储有指令，当所述指令在计算机上运行时，执行如第一方面和/或第二方面所述的宽带信号采样方法。

其中，所述存储介质是指存储数据的载体，可以但不限于包括软盘、光盘、硬盘、闪存、优盘和/或记忆棒(Memory Stick)等，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。

本实施例提供的存储介质的工作过程、工作细节和技术效果，可以参见实施例第一方面和/或第二方面，于此不再赘述。

本实施例第七方面提供了一种包含指令的计算机程序产品，当所述指令在计算机上运行时，使所述计算机执行如实施例第一方面和/或第二方面所述的宽带信号采样方法，其中，所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，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之内。

Claims (9)

1.一种宽带信号采样方法，其特征在于，包括：

将目标宽带信号输入至多通道采集设备，以使所述多通道采集设备中的每个采样通道分别对所述目标宽带信号进行一次数字采样，以得到多个数字采样信号；

接收所述多通道采集设备传输的多个数字采样信号，并对所述多个数字采样信号中的每个数字采样信号进行升采样处理，以得到多个升采样信号；

对所述多个升采样信号中的每个升采样信号进行信号变频处理，得到多个变频信号；

对所述多个变频信号中的每个变频信号进行频谱整形滤波处理，得到多个滤波变频信号；

将多个滤波变频信号进行通道合并，以在通道合并后，得到所述目标宽带信号的采样信号；

对所述多个数字采样信号中的每个数字采样信号进行升采样处理，以得到多个升采样信号，包括：

对于所述多个数字采样信号中的任一数字采样信号，将任一数字采样信号划分为多个并行信号，并对每个并行信号进行低通滤波处理，得到多个并行滤波信号；

对多个并行滤波信号中的每个并行滤波信号进行插值处理，得到多个插值并行信号；

对多个插值并行信号中的每个插值并行信号进行移相处理，得到多个移相并行信号；

将多个移相并行信号进行信号合并，得到所述任一数字采样信号的升采样信号。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对多个并行滤波信号中的每个并行滤波信号进行插值处理，得到多个插值并行信号，包括：

对于多个并行滤波信号中的任一并行滤波信号，确定出所述任一并行滤波信号的内插因子，并基于所述内插因子，确定出所述任一并行滤波信号的插值个数；

在所述任一并行滤波信号的每相邻两采样点对应的信号值之间插入m个目标值，以在插值完成后，得到任一并行滤波信号的插值并行信号，其中，m等于插值个数，且每个目标值为0。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述多个变频信号中的每个变频信号进行频谱整形滤波处理，得到多个滤波变频信号，包括：

将所述多个变频信号中的每个变频信号输入至一带通滤波器中，以使所述带通滤波器对接收到的变频信号进行带通滤波处理，得到滤波变频信号，其中，每个变频信号分别对应一带通滤波器，且任一变频信号的带通滤波器满足以下条件：

上述式（1）中，表示带通滤波器，表示带通滤波器的带宽，为常数，表示频谱。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将多个滤波变频信号进行通道合并前，所述方法还包括：

对所述多个滤波变频信号中的每个滤波变频信号进行幅度校准处理，得到多个幅度校准信号，并对每个幅度校准信号进行相位校准处理，得到多个相位校准信号；

相应的，将多个滤波变频信号进行通道合并，则包括：

将多个相位校准信号进行通道合并，以在通道合并后，得到所述目标宽带信号的采样信号。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对所述多个滤波变频信号中的每个滤波变频信号进行幅度校准处理，得到多个幅度校准信号，包括：

对于所述多个滤波变频信号中的第i个滤波变频信号以及第i+1个滤波变频信号，计算出第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比，其中，所述第i个采样通道为所述第i个滤波变频信号对应数字采样信号的采样通道，所述第i+1个采样通道为所述第i+1个滤波变频信号对应数字采样信号的采样通道；

将i自加1，并重新计算第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比，直至i等于n-1时，得到所述多通道采集设备中所有相邻两采样通道间的平均幅度比，其中，i的初始值为1，且n为滤波变频信号的总个数；

从所述多通道采集设备的所有采样通道中确定出一第一基准通道，并利用所有相邻两采样通道间的平均幅度比，计算出第一基准通道与各个第一剩余通道之间的幅度比值，其中，第一剩余通道为所有采样通道中去除所述第一基准通道后的采样通道；

基于所述第一基准通道与各个第一剩余通道之间的幅度比值，确定出每个采样通道的幅度缩放系数；

基于各个采样通道的幅度缩放系数，对各自对应的滤波变频信号进行幅度校准处理，以在幅度校准处理后，得到多个幅度校准信号。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对于所述多个滤波变频信号中的第i个滤波变频信号以及第i+1个滤波变频信号，计算出第i个采样通道与第i+1个采样通道之间的平均幅度比，包括：

基于所述第i个滤波变频信号以及第i+1个滤波变频信号的中心频率，构建出一基准信号；

将所述基准信号输入至所述多通道采集设备的第i个采样通道和第i+1个采样通道，以使所述多通道采集设备利用所述第i个采样通道和所述第i+1个采样通道，对所述基准信号进行采样处理，以得到第一校准采样信号和第二校准采样信号，其中，第一校准采样信号的采样频率与第二校准采样信号的采样长度相同；

获取第一标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值和第二标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值，并基于所述第一标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值，计算出所述第一标准采样信号中各个采样点的幅度值，以及基于所述第二标准采样信号中各个采样点的基带I/Q值，计算出所述第二标准采样信号中各个采样点的幅度值；

基于所述第一标准采样信号中各个采样点的幅度值和所述第二标准采样信号中各个采样点的幅度值，计算得到所述第i个采样通道与所述第i+1个采样通道之间的平均幅度比。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述第一标准采样信号中各个采样点的幅度值和所述第二标准采样信号中各个采样点的幅度值，计算得到所述第i个采样通道与所述第i+1个采样通道之间的平均幅度比，包括：

对于所述第一标准采样信号中的第j个采样点，计算所述第一标准采样信号中的第j个采样点与第二标准采样信号中的第j个采样点之间的幅度比值，得到目标幅度比值；

将j自加1，并重新计算所述第一标准采样信号中的第j个采样点与所述第二标准采样信号中的第j个采样点之间的幅度比值，直至j等于s时，得到s个目标幅度比值，其中，j的初始值为1，且s为所述第一标准采样信号的采样点总数；

计算每个目标幅度比值与目标幅度之间的差值，得到s个幅度差，其中，所述目标幅度为所述第一标准采样信号中第一个采样点对应的幅度值；

求和s个幅度差，并求取求和结果的均值；

将所述均值与指定幅度比值相加，得到所述第i个采样通道与所述第i+1个采样通道之间的平均幅度比，其中，所述指定幅度比值为所述第一标准采样信号中的第一个采样点，与所述第二标准采样信号中的第一个采样点之间的幅度比值。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用所有相邻两采样通道间的平均幅度比，计算出第一基准通道与各个第一剩余通道之间的幅度比值，包括：

对于任一第一剩余通道，获取所述任一第一剩余通道和所述第一基准通道在所有采样通道中的排序序号，并基于所述任一第一剩余通道的排序序号和所述第一基准通道的排序序号，确定出处于所述任一第一剩余通道与所述第一基准通道之间的采样通道，以作为第一目标通道；

利用所述任一第一剩余通道、所述第一基准通道和所述第一目标通道组成幅度校准通道集，并计算所述幅度校准通道集中所有相邻两幅度校准通道之间的平均幅度比值的乘积，以将乘积结果作为所述任一第一剩余通道与所述第一基准通道之间的幅度比值；

相应的，基于第一基准通道与各个第一剩余通道之间的幅度比值，确定出每个采样通道的幅度缩放系数，包括：

对于任一第一剩余通道，将任一第一剩余通道与所述第一基准通道之间的幅度比值的倒数，作为所述任一第一剩余通道的幅度缩放系数，且所述第一基准通道的幅度缩放系数为1。

9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，对每个幅度校准信号进行相位校准处理，得到多个相位校准信号，包括：

对于多个幅度校准信号中的第k个幅度校准信号和第k+1个幅度校准信号，计算出第k个采样通道与第k+1个采样通道之间的相位差，其中，所述第k个采样通道为所述第k个幅度校准信号对应数字采样信号的采样通道，所述第k+1个采样通道为所述第k+1个幅度校准信号对应数字采样信号的采样通道；

将k自加1，并重新计算第k个采样通道与第k+1个采样通道之间的相位差，直至k等于w-1时，得到所述多通道采集设备中所有相邻两采样通道间的相位差，其中，k的初始值为1，且w为幅度校准信号的总个数；

从所述多通道采集设备的所有采样通道中确定出一第二基准通道，并利用所有相邻两采样通道间的相位差，计算出第二基准通道与各个第二剩余通道之间的相位差，其中，第二剩余通道为所有采样通道中去除所述第二基准通道后的采样通道；

基于第二基准通道与各个第二剩余通道之间的相位差，确定出每个采样通道的相位差；

根据各个采样通道的相位差，计算出各自对应幅度校准信号的拉格朗日差值系数，以便基于各个幅度校准信号的拉格朗日差值系数，对各自对应的幅度校准信号进行相位校准处理，以在相位校准处理后，得到多个相位校准信号。

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