CN116979977B - 一种镜像信号抑制方法、装置、系统及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镜像信号抑制方法、装置、系统及存储介质。该方法包括：确定多个预设频点的波信号的镜像信号功率和主信号功率；根据每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值，确定不平衡因子集合；根据步进频连续波信号的实际频点和所述不平衡因子集合，确定目标不平衡因子，并利用所述目标不平衡因子，抑制所述步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰。本发明实施例的技术方案，通过利用与步进频连续波信号的频点相同的预设频点的波信号，预先确定出了不平衡因子集合，改善了对步进频谱中的镜像信号的抑制效果。
Description
技术领域
本发明涉及电子领域，尤其涉及一种镜像信号抑制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
近几年发展起来的毫米波成像技术常应用于人体安检系统中，由于它具有便捷高效、安全无害的特点，其已经取代传统的人体安检手段，被广泛应用到中国、美国和欧洲的机场。
步进频连续波(Stepped Frequency Continuous Waveform,SFCW)信号是雷达和毫米波成像常用信号形式之一，该信号携带的幅度相位信息通过下变频到零频后提取出来，用以对人体和危险物品进行MIMO(多输入多输出)成像。基于平面多基MIMO阵列成像对于步进频变频速率和频谱杂散要求均很高，而发射机本身由于数模转换和混频器等幅度及相位误差因素，带来的I/Q(实部/虚部)不平衡，其会导致步进频谱存在镜像信号和本振泄露信号干扰，因此会恶化成像回波信号的信噪比，降低成像质量。
步进频连续波信号中通常包含连续多个步进的阶跃单音信号，频点切换速度快，单频点工作时间us左右，传统的镜像信号抑制方式对步进频谱存在的镜像信号的抑制效果不佳。
发明内容
本发明提供了一种镜像信号抑制方法、装置、系统及存储介质，以解决传统的镜像信号抑制方式对步进频谱中存在的镜像信号的抑制效果不佳的问题。
第一方面，本发明提供了一种镜像信号抑制方法，包括：
确定多个预设频点的波信号的镜像信号功率和主信号功率，其中，所述预设频点的波信号中包含相位互不相同的波信号和幅度互不相同的波信号；
根据每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值，确定不平衡因子集合，其中，所述功率差值为所述镜像信号功率和所述主信号功率的差值，所述不平衡因子集合中包含每个所述预设频点的波信号的功率差值中，最大功率差值对应的相位和最大功率差值对应的幅度与预设频点的对应关系；
根据步进频连续波信号的实际频点和所述不平衡因子集合，确定目标不平衡因子，并利用所述目标不平衡因子，抑制所述步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，其中，所述目标不平衡因子包括目标相位和目标幅度，所述步进频连续波信号与所述预设频点的波信号的发射源一致，所述实际频点中包含的多个频点和所述多个预设频点一致。
第二方面，本发明提供了一种镜像信号抑制装置，包括：
功率确定模块，用于确定多个预设频点的波信号的镜像信号功率和主信号功率，其中，所述预设频点的波信号中包含相位互不相同的波信号和幅度互不相同的波信号；
不平衡因子确定模块，用于根据每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值，确定不平衡因子集合，其中，所述功率差值为所述镜像信号功率和所述主信号功率的差值，所述不平衡因子集合中包含每个所述预设频点的波信号的功率差值中，最大功率差值对应的相位和最大功率差值对应的幅度与预设频点的对应关系；
镜像信号抑制模块，用于根据步进频连续波信号的实际频点和所述不平衡因子集合，确定目标不平衡因子，并利用所述目标不平衡因子，抑制所述步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，其中，所述目标不平衡因子包括目标相位和目标幅度，所述步进频连续波信号与所述预设频点的波信号的发射源一致，所述实际频点中包含的多个频点和所述多个预设频点一致。
第三方面，本发明提供了一种镜像信号抑制系统，该镜像信号抑制系统包括：
现场可编程门阵列FPGA芯片、数模转换器芯片、上位机、前端芯片组以及频谱仪；所述FPGA芯片用于发射预设频点的波信号；所述前端芯片组用于将所述波信号切换为射频信号；所述频谱仪用于读取所述射频信号，以得到镜像信号功率和主信号功率的差值；所述上位机中包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述第一方面的镜像信号抑制方法。
第四方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机指令，计算机指令用于使处理器执行时实现上述第一方面的镜像信号抑制方法。
本发明提供的镜像信号抑制方案，先确定与步进频连续波信号的频点相同的预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的镜像信号功率和主信号功率的功率差值，以及每个幅度的波信号对应的功率差值，根据此差值确定预设频点的波信号经过数模转换后，产生的镜像干扰对应的不平衡因子，并将所有预设频点的不平衡因子存入不平衡因子集合，从而可以在实际发射步进频连续波信号时，直接从不平衡因子集合中确定与之匹配的不平衡因子，利用该不平衡因子即可抑制该步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，其通过利用与步进频连续波信号的频点相同的预设频点的波信号，预先确定出了不平衡因子集合，改善了对步进频谱中的镜像信号的抑制效果。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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。
图1是根据本发明实施例一提供的一种镜像信号抑制方法的流程图；
图2是根据本发明实施例二提供的一种镜像信号抑制方法的流程图；
图3是根据本发明实施例二提供的一种确定不平衡因子的流程图；
图4是根据本发明实施例三提供的一种镜像信号抑制装置的结构示意图；
图5是根据本发明实施例四提供的一种镜像信号抑制系统的结构示意图；
图6是根据本发明实施例四提供的一种镜像干扰抑制原理图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，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，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
步进频基带单音复信号的表达式可以如下：
角频率wb＝2*pi*fb，fb为基带信号频率。
DAC(Digital to analog converter，数模转换器)内部的理想本振混频信号的本振角频率wi＝2*pi*fi，i取值范围[1，N]，fi为本振信号频率。
理想本振混频信号的表达式可以如下：
步进频基带单音复信号通过DAC后，得到的理想变频信号可以表示为：
Re{}表示取实部。
受限于模拟工艺，实际的本振混频信号可以表示为：
carrier'＝cos(wit)+j*α*sin(wit+β)
α和β分别是Q路的幅度不平衡因子和相位不平衡因子，该信号通过DAC后，得到的实际变频信号可以表示为：
其中，后半部分为镜像泄露信号，会随着DAC幅度不平衡因子和相位不平衡因子的变化而变化。故可以通过预先确定幅度不平衡因子α和相位不平衡因子β的方式，来对实际的波信号进行补偿，使经过DAC后的步进频连续波信号的镜像信号得到抑制。
实施例一
图1为本发明实施例一提供了一种镜像信号抑制方法的流程图，本实施例可适用于抑制步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰的情况，该方法可以由镜像信号抑制装置来执行，该镜像信号抑制装置可以采用硬件和/或软件的形式实现，该镜像信号抑制装置可配置于电子设备中，该电子设备可以是两个或多个物理实体构成，也可以是一个物理实体构成。
如图1所示，该本发明实施例一提供的一种镜像信号抑制方法，具体包括如下步骤：
S101、确定多个预设频点的波信号的镜像信号功率和主信号功率，其中，所述预设频点的波信号中包含相位互不相同的波信号和幅度互不相同的波信号。
在本实施例中，由于步进频连续波信号的频点切换过快，故可以预先设置与步进频连续波信号的频点一致的预设频点的波信号，该预设频点的波信号的发射源可以布置在FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片中。该FPGA芯片除了可以发射预设频点的波信号，还可以对每个波信号的相位和幅度进行预先设置，从而可以发出相位互不相同的波信号和幅度互不相同的波信号。该波信号通过射频转换装置和频谱仪后，可以得到对应的镜像信号功率和主信号功率。
S102、根据每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值，确定不平衡因子集合，其中，所述功率差值为所述镜像信号功率和所述主信号功率的差值，所述不平衡因子集合中包含每个所述预设频点的波信号的功率差值中，最大功率差值对应的相位和最大功率差值对应的幅度与预设频点的对应关系。
在本实施例中，针对每个预设频点的波信号，可以分别确定每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值。将每个预设频点的波信号的功率差值中，最大功率差值对应的相位确定为不平衡相位因子，最大功率差值对应的幅度确定为不平衡幅度因子，以得到不平衡因子集合。其中，该不平衡因子集合对应的数据可以存储在上述FPGA芯片的内存区域中。
S103、根据步进频连续波信号的实际频点和所述不平衡因子集合，确定目标不平衡因子，并利用所述目标不平衡因子，抑制所述步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，其中，所述目标不平衡因子包括目标相位和目标幅度，所述步进频连续波信号与所述预设频点的波信号的发射源一致，所述实际频点中包含的多个频点和所述多个预设频点一致。
在本实施例中，上文所述的FPGA芯片还可以发射步进频连续波信号。当该FPGA芯片发射步进频连续波信号时，可以直接从上述内存区域存储的不平衡因子集合中确定目标不平衡因子，如可以将与发射步进频连续波信号的实际频点一致的预设频点对应的不平衡相位因子和不平衡幅度因子，确定为目标不平衡因子。在步进频连续波信号通过DAC之前，利用目标不平衡因子对其进行补偿，再将补偿后的信号输入DAC之中，数模转换后的镜像干扰会大幅度减少。
本发明实施例提供的镜像信号抑制方法，先确定与步进频连续波信号的频点相同的预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的镜像信号功率和主信号功率的功率差值，以及每个幅度的波信号对应的功率差值，根据此差值确定预设频点的波信号经过数模转换后，产生的镜像干扰对应的不平衡因子，并将所有预设频点的不平衡因子存入不平衡因子集合，从而可以在实际发射步进频连续波信号时，直接从不平衡因子集合中确定与之匹配的不平衡因子，利用该不平衡因子即可抑制该步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，其通过利用与步进频连续波信号的频点相同的预设频点的波信号，预先确定出了不平衡因子集合，改善了对步进频谱中的镜像信号的抑制效果。
实施例二
图2为本发明实施例二提供的一种镜像信号抑制方法的流程图，本发明实施例的技术方案在上述各可选技术方案的基础上进一步优化，给出了抑制步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰的具体方式。
可选的，所述根据每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值，确定不平衡因子集合，包括：利用第一预设相位步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号的第一功率差值，并将每个所述预设频点的波信号的最大第一功率差值确定为第一相位；利用第一预设幅度步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个幅度的波信号的第二功率差值，并将每个所述预设频点的波信号的最大第二功率差值确定为第一幅度；根据每个所述预设频点的波信号的第一相位和第一幅度，确定不平衡因子集合。这样设置的好处在于，通过利用预设相位步进和预设幅度步进，可以从预设频点的多个相位的波信号和多个幅度的波信号中，确定出不平衡因子的粗略预估值，即第一相位和第一幅度，再对其进行处理即可得到不平衡因子集合。
可选的，所述根据步进频连续波信号的实际频点和所述不平衡因子集合，确定目标不平衡因子，包括：从所述不平衡因子集合中筛选出，与步进频连续波信号的实际频点相同的目标频点，并将所述目标频点对应的相位和幅度确定为目标相位和目标幅度。这样设置的好处在于，通过比对步进频连续波信号的实际频点和不平衡因子集合中的预设频点，可以快速且准确的确定出对步进频连续波信号补偿效果最佳的不平衡因子，进一步保证了对数模转换后的镜像干扰的抑制效果。
可选的，所述利用所述目标不平衡因子，抑制所述步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，包括：利用所述目标相位和所述目标幅度对所述步进频连续波信号进行补偿，得到目标步进频连续波信号；将所述目标步进频连续波信号输入至数字模拟转换器中，得到目标信号。这样设置的好处在于，通过利用目标相位和目标幅度对步进频连续波信号的补偿，可以使得到的电信号(目标信号)中的镜像干扰得到抑制，从而可以得到较好的成像回波信号的信噪比，提高了成像质量。
如图2所示，本发明实施例二提供的一种镜像信号抑制方法，具体包括如下步骤：
S201、确定多个预设频点的波信号的镜像信号功率和主信号功率。
S202、利用第一预设相位步进，确定每个预设频点的波信号中，每个相位的波信号的第一功率差值，并将每个预设频点的波信号的最大第一功率差值确定为第一相位。
具体的，针对每个预设频点的波信号，可以每间隔第一预设相位步进，确定一次每个相位的波信号的第一功率差值，再将最大第一功率差值确定为第一相位，从而可以得到每个预设频点的波信号对应的第一相位。
可选的，利用第一预设相位步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号的第一功率差值，包括：针对每个所述预设频点的波信号中的每个相位的波信号，每间隔第一预设相位步进，确定对应的第一功率差值。这样设置的好处在于，通过每间隔第一预设相位步进，确定一次第一功率差值，实现了对每个预设频点的波信号的快速遍历，从而快速的得到了第一功率差值。
示例性的，图3为一种确定不平衡因子的流程图。如图3所示，在确定功率差值之前，可以先设置预设频点的频点初始值、增益和相位的步进范围(即幅度和相位的上下限)以及幅度和相位的步进。然后，针对每个预设频点的波信号的相位，进行粗搜，即从Phi_start开始，每间隔Phi_bs确定一次(第一)功率差值，直到Phi_end为止，并将最大第一功率差值确定为第一相位Phi_max1。其中，图3中，Fstep为预设频点，fb为数字信号基带信号频率，fi相当于本振信号频点步进，i＝1、2、…、N，预设频点的数量与N一致，Gain_start为幅度的最小值，Gain_end为幅度的最大值，Phi_start为相位的最小值，Phi_end为相位的最大值，Gain_bs为第一预设幅度步进，Phi_bs为第一预设相位步进，Gain_ss为第二预设幅度步进，Phi_ss为第二预设相位步进。
S203、利用第一预设幅度步进，确定每个预设频点的波信号中，每个幅度的波信号的第二功率差值，并将每个预设频点的波信号的最大第二功率差值确定为第一幅度。
具体的，针对每个预设频点的波信号，可以每间隔第一预设幅度步进，确定一次每个幅度的波信号的第二功率差值，再将最大第二功率差值确定为第一幅度，从而可以得到每个预设频点的波信号对应的第一幅度。
可选的，所述利用第一预设幅度步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个幅度的波信号的第二功率差值，包括：针对每个所述预设频点的波信号中的每个幅度的波信号，每间隔第一预设幅度步进，确定对应的第二功率差值。这样设置的好处在于，通过每间隔第一预设幅度步进，确定一次第一功率差值，实现了对每个预设频点的波信号的快速遍历，从而快速的得到了第二功率差值。
示例性的，如图3所示和上文所述，可以针对每个预设频点的波信号的幅度，进行粗搜，即从Gain_start开始，每间隔Gain_bs确定一次(第二)功率差值，直到Gain_end为止，并将最大第二功率差值确定为第一幅度Gain_max1。
S204、根据每个预设频点的波信号的第一相位和第一幅度，确定不平衡因子集合。
具体的，可以直接将第一相位和第一幅度确定为不平衡相位因子和不平衡幅度因子，也可以对第一相位和第一幅度进行处理，将处理后的数值确定为不平衡因子。如，将第一相位与预设相位偏移量的和值确定为不平衡相位因子，将第一幅度与预设幅度偏移量的和值确定为不平衡幅度因子。
可选的，所述根据每个所述预设频点的波信号的第一相位和第一幅度，确定不平衡因子集合，包括：针对每个所述预设频点的波信号，利用所述第一相位和所述第一预设相位步进，确定相位搜索范围；针对每个所述预设频点的波信号，利用所述第一幅度和所述第一预设幅度步进，确定幅度搜索范围；针对每个所述预设频点的波信号，在所述相位搜索范围中，每间隔第二预设相位步进，确定对应的第三功率差值，其中，所述第二预设相位步进小于所述第一预设相位步进；针对每个所述预设频点的波信号，在所述幅度搜索范围中，每间隔第二预设幅度步进，确定对应的第四功率差值，其中，所述第二预设幅度步进小于所述第一预设幅度步进；利用所述预设频点的波信号的最大第三功率差值和最大第四功率差值，生成不平衡因子集合。这样设置的好处在于，通过每间隔第二预设相位步进和第二预设幅度步进，确定一次第三功率差值和第四功率差值，实现了对每个预设频点的波信号的精细遍历，从而可以得到精度较高的不平衡因子。
具体的，相位搜索范围可以根据第一相位和第一预设相位步进的加权运算等方式确定。如，可以将相位搜索范围A的下限确定为第一相位和两倍第一预设相位步进的差值，上限确定为第一相位和两倍第一预设相位步进的和值。可以针对每个预设频点的波信号的相位，进行细搜，即在A内，针对每个预设频点的波信号，可以每间隔第二预设相位步进，确定一次每个相位的波信号的第三功率差值，再将最大第三功率差值确定为相位不平衡因子。其中，由于第二预设相位步进要小于第一预设相位步进，故相对于第一预设相位步进来说，每间隔第二预设相位步进，确定对应的第三功率差值为细搜。
具体的，幅度搜索范围可以根据第一幅度和第一预设幅度步进的加权运算等方式确定。如，可以将幅度搜索范围B的下限确定为第一幅度和两倍第一预设幅度步进的差值，上限确定为第一幅度和两倍第一预设幅度步进的和值。可以针对每个预设频点的波信号的幅度，进行细搜，即在B内，针对每个预设频点的波信号，可以每间隔第二预设幅度步进，确定一次每个幅度的波信号的第四功率差值，再将最大第四功率差值确定为幅度不平衡因子。
进一步的，所述利用所述第一相位和所述第一预设相位步进，确定相位搜索范围，包括：将所述第一相位和所述第一预设相位步进的差值确定为起始相位，并将所述第一相位和所述第一预设相位步进的和值确定为终止相位；将大于或等于所述起始相位，且小于或等于所述终止相位对应的相位范围，确定为相位搜索范围。这样设置的好处在于，合理的设置了相位搜索范围，保证了不平衡因子的确定效率。
示例性的，如图3所示，可以将相位搜索范围的上限确定为Phi_max1+Phi_bs，对应的下限确定为Phi_max1-Phi_bs，幅度搜索范围的上限确定为Gain_max1+Gain_bs，对应的下限确定为Gain_max1-Gain_bs。如图3所示，在相位细搜阶段，即针对每个预设频点的波信号的相位，从Phi_max1-Phi_bs开始，每间隔phi_ss确定一次(第三)功率差值，直到Phi_max1+Phi_bs为止，并将最大第三功率差值确定为相位不平衡因子。然后，针对每个预设频点的波信号的幅度，从Gain_max1-Gain_bs开始，每间隔Gain_ss确定一次(第四)功率差值，直到Gain_max1+Gain_bs为止，并将最大第四功率差值确定为幅度不平衡因子。
S205、从不平衡因子集合中筛选出，与步进频连续波信号的实际频点相同的目标频点，并将目标频点对应的相位和幅度确定为目标相位和目标幅度。
具体的，可以遍历不平衡因子集合，将与步进频连续波信号的实际频点相同的目标频点对应的相位和幅度，确定为目标相位和目标幅度。
S206、利用目标相位和目标幅度对步进频连续波信号进行补偿，得到目标步进频连续波信号。
S207、将目标步进频连续波信号输入至数字模拟转换器中，得到目标信号。
具体的，数字模拟转换器虽然自带镜像抑制功能，但其一般适用于单频点窄带宽的信号，无法适用于大带宽快速切换的步进频信号。但经过补偿的步进频连续波信号通过数字模拟转换器后，其得到的信号中的镜像干扰几近消失。
本发明实施例提供的镜像信号抑制方法，通过利用预设相位步进和预设幅度步进，可以从预设频点的多个相位的波信号和多个幅度的波信号中，确定出不平衡因子的粗略预估值，即第一相位和第一幅度，再对其进行处理即可得到不平衡因子集合，然后，通过比对步进频连续波信号的实际频点和不平衡因子集合中的预设频点，可以快速且准确的确定出对步进频连续波信号补偿效果最佳的不平衡因子，进一步保证了对数模转换后的镜像干扰的抑制效果，最后，通过利用目标相位和目标幅度对步进频连续波信号的补偿，可以使得到的电信号(目标信号)中的镜像干扰得到抑制，从而可以得到较好的成像回波信号的信噪比，提高了成像质量。
实施例三
图4为本发明实施例三提供的一种镜像信号抑制装置的结构示意图。如图4所示，该装置包括：功率确定模块301、不平衡因子确定模块302以及镜像信号抑制模块303，其中：
功率确定模块，用于确定多个预设频点的波信号的镜像信号功率和主信号功率，其中，所述预设频点的波信号中包含相位互不相同的波信号和幅度互不相同的波信号；
不平衡因子确定模块，用于根据每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值，确定不平衡因子集合，其中，所述功率差值为所述镜像信号功率和所述主信号功率的差值，所述不平衡因子集合中包含每个所述预设频点的波信号的功率差值中，最大功率差值对应的相位和最大功率差值对应的幅度与预设频点的对应关系；
镜像信号抑制模块，用于根据步进频连续波信号的实际频点和所述不平衡因子集合，确定目标不平衡因子，并利用所述目标不平衡因子，抑制所述步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，其中，所述目标不平衡因子包括目标相位和目标幅度，所述步进频连续波信号与所述预设频点的波信号的发射源一致，所述实际频点中包含的多个频点和所述多个预设频点一致。
本发明实施例提供的镜像信号抑制装置，先确定与步进频连续波信号的频点相同的预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的镜像信号功率和主信号功率的功率差值，以及每个幅度的波信号对应的功率差值，根据此差值确定预设频点的波信号经过数模转换后，产生的镜像干扰对应的不平衡因子，并将所有预设频点的不平衡因子存入不平衡因子集合，从而可以在实际发射步进频连续波信号时，直接从不平衡因子集合中确定与之匹配的不平衡因子，利用该不平衡因子即可抑制该步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，其通过利用与步进频连续波信号的频点相同的预设频点的波信号，预先确定出了不平衡因子集合，改善了对步进频谱中的镜像信号的抑制效果。
可选的，不平衡因子确定模块包括：
相位确定单元，用于利用第一预设相位步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号的第一功率差值，并将每个所述预设频点的波信号的最大第一功率差值确定为第一相位；
幅度确定单元，用于利用第一预设幅度步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个幅度的波信号的第二功率差值，并将每个所述预设频点的波信号的最大第二功率差值确定为第一幅度；
不平衡因子单元，用于确定根据每个所述预设频点的波信号的第一相位和第一幅度，确定不平衡因子集合。
可选的，所述根据每个所述预设频点的波信号的第一相位和第一幅度，确定不平衡因子集合，包括：针对每个所述预设频点的波信号，利用所述第一相位和所述第一预设相位步进，确定相位搜索范围；针对每个所述预设频点的波信号，利用所述第一幅度和所述第一预设幅度步进，确定幅度搜索范围；针对每个所述预设频点的波信号，在所述相位搜索范围中，每间隔第二预设相位步进，确定对应的第三功率差值，其中，所述第二预设相位步进小于所述第一预设相位步进；针对每个所述预设频点的波信号，在所述幅度搜索范围中，每间隔第二预设幅度步进，确定对应的第四功率差值，其中，所述第二预设幅度步进小于所述第一预设幅度步进；利用所述预设频点的波信号的最大第三功率差值和最大第四功率差值，生成不平衡因子集合。
进一步的，所述利用所述第一相位和所述第一预设相位步进，确定相位搜索范围，包括：将所述第一相位和所述第一预设相位步进的差值确定为起始相位，并将所述第一相位和所述第一预设相位步进的和值确定为终止相位；将大于或等于所述起始相位，且小于或等于所述终止相位对应的相位范围，确定为相位搜索范围。
可选的，所述利用第一预设相位步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号的第一功率差值，包括：针对每个所述预设频点的波信号中的每个相位的波信号，每间隔第一预设相位步进，确定对应的第一功率差值；其中，所述利用第一预设幅度步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个幅度的波信号的第二功率差值，包括：针对每个所述预设频点的波信号中的每个幅度的波信号，每间隔第一预设幅度步进，确定对应的第二功率差值。
可选的，镜像信号抑制模块包括：
不平衡因子确定单元，用于从所述不平衡因子集合中筛选出，与步进频连续波信号的实际频点相同的目标频点，并将所述目标频点对应的相位和幅度确定为目标相位和目标幅度。
可选的，目标信号模块包括：
信号补偿单元，用于利用所述目标相位和所述目标幅度对所述步进频连续波信号进行补偿，得到目标步进频连续波信号；
目标信号单元，用于将所述目标步进频连续波信号输入至数字模拟转换器中，得到目标信号。
本发明实施例所提供的镜像信号抑制装置可执行本发明任意实施例所提供的镜像信号抑制方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例四
图5为一种镜像信号抑制系统的结构示意图，如图5所示，镜像信号抑制系统包括现场可编程门阵列FPGA芯片41、数模转换器(DAC)芯片42、上位机43、前端芯片组44以及频谱仪45，现场可编程门阵列FPGA芯片41中可以配置有网口驱动、数字幅相预失真模块、步进频控制模块以及DAC接口模块。其中，数字幅相预失真模块用于对步进频连续波信号进行快速补偿，步进频控制模块用于控制发射预设频点的波信号。
镜像信号抑制系统的运行过程可以如下：
1、上位机加载数字幅相预失真模块对应的运行程序，并向FPGA芯片下发不平衡因子搜索指令；
2、FPGA接收到指令后，根据预先配置的参数，发出对应频点的信号，经过前端芯片组后输出到频谱仪；
3、上位机通过网口获取频谱仪中镜像信号和主信号的功率差，按照先相位后幅度，先粗搜后细搜的顺序获取当前频点的最佳幅相补偿因子(相位不平衡因子和幅度不平衡因子)；
4、上位机遍历所有预设频点，获取所有预设频点的最佳幅相补偿因子；
5、上位机下发停止不平衡因子搜索指令，并下发保存所有频点的最佳幅相补偿因子的指令，以供后续FPGA进行实时预失真补偿；
6、FPGA接收到上位机的指令后，将频点的最佳幅相补偿因子写入对应RAM中，并跳转到等待实时快速发射状态(即等待发射步进频连续波信号状态)。
7、FPGA接收到上位机的信号补偿指令后，将等待实时快速发射状态切换为步进频连续波快速发射状态，并加载RAM中保存的最佳幅相补偿因子，对其发射的步进频连续波进行快速补偿。
图6为一种镜像干扰抑制原理图。如图6所示，镜像信号抑制系统的FPGA芯片中的数字幅相预失真模块，会先根据RAM中的最佳幅相补偿因子，对步进频控制模块发射的步进频连续波信号进行补偿，补偿后的步进频连续波信号经过数模转换器芯片后，得到的数据中近乎不再含有镜像信号数据。
上位机旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
上位机中可以包括至少一个处理器，以及与至少一个处理器通信连接的存储器，如只读存储器(ROM)、随机访问存储器(RAM)等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器可以根据存储在只读存储器(ROM)中的计算机程序或者从存储单元加载到随机访问存储器(RAM)中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可存储上位机操作所需的各种程序和数据。处理器、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(I/O)接口也连接至总线。
上位机中的多个部件连接至I/O接口，包括：输入单元，例如键盘、鼠标等；输出单元，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元，例如磁盘、光盘等；以及通信单元，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元允许上位机通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
处理器可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器的一些示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)、各种专用的人工智能(AI)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(DSP)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器执行上文所描述的各个方法和处理，例如镜像信号抑制方法。
在一些实施例中，镜像信号抑制方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM和/或通信单元而被载入和/或安装到上位机上。当计算机程序加载到RAM并由处理器执行时，可以执行上文描述的镜像信号抑制方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行镜像信号抑制方法。
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、芯片上系统的系统(SOC)、负载可编程逻辑设备(CPLD)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
上述提供的计算机设备可用于执行上述任意实施例提供的镜像信号抑制方法，具备相应的功能和有益效果。
实施例五
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行镜像信号抑制方法，该方法包括：
确定多个预设频点的波信号的镜像信号功率和主信号功率，其中，所述预设频点的波信号中包含相位互不相同的波信号和幅度互不相同的波信号；
根据每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值，确定不平衡因子集合，其中，所述功率差值为所述镜像信号功率和所述主信号功率的差值，所述不平衡因子集合中包含每个所述预设频点的波信号的功率差值中，最大功率差值对应的相位和最大功率差值对应的幅度与预设频点的对应关系；
根据步进频连续波信号的实际频点和所述不平衡因子集合，确定目标不平衡因子，并利用所述目标不平衡因子，抑制所述步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，其中，所述目标不平衡因子包括目标相位和目标幅度，所述步进频连续波信号与所述预设频点的波信号的发射源一致，所述实际频点中包含的多个频点和所述多个预设频点一致。
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
上述提供的计算机设备可用于执行上述任意实施例提供的镜像信号抑制方法，具备相应的功能和有益效果。
值得注意的是，上述镜像信号抑制装置的实施例中，所包括的各个单元和模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (10)
1.一种镜像信号抑制方法，其特征在于，包括：
确定多个预设频点的波信号的镜像信号功率和主信号功率，其中，所述预设频点的波信号中包含相位互不相同的波信号和幅度互不相同的波信号；
根据每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值，确定不平衡因子集合，其中，所述功率差值为所述镜像信号功率和所述主信号功率的差值，所述不平衡因子集合中包含每个所述预设频点的波信号的功率差值中，最大功率差值对应的相位和最大功率差值对应的幅度与预设频点的对应关系；
根据步进频连续波信号的实际频点和所述不平衡因子集合，确定目标不平衡因子，并利用所述目标不平衡因子，抑制所述步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，其中，所述目标不平衡因子包括目标相位和目标幅度，所述步进频连续波信号与所述预设频点的波信号的发射源一致，所述实际频点中包含的多个频点和所述多个预设频点一致。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值，确定不平衡因子集合，包括：
利用第一预设相位步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号的第一功率差值，并将每个所述预设频点的波信号的最大第一功率差值确定为第一相位；
利用第一预设幅度步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个幅度的波信号的第二功率差值，并将每个所述预设频点的波信号的最大第二功率差值确定为第一幅度；
根据每个所述预设频点的波信号的第一相位和第一幅度，确定不平衡因子集合。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据每个所述预设频点的波信号的第一相位和第一幅度，确定不平衡因子集合，包括：
针对每个所述预设频点的波信号，利用所述第一相位和所述第一预设相位步进，确定相位搜索范围；
针对每个所述预设频点的波信号，利用所述第一幅度和所述第一预设幅度步进，确定幅度搜索范围；
针对每个所述预设频点的波信号，在所述相位搜索范围中，每间隔第二预设相位步进，确定对应的第三功率差值，其中，所述第二预设相位步进小于所述第一预设相位步进；
针对每个所述预设频点的波信号，在所述幅度搜索范围中，每间隔第二预设幅度步进，确定对应的第四功率差值，其中，所述第二预设幅度步进小于所述第一预设幅度步进；
利用所述预设频点的波信号的最大第三功率差值和最大第四功率差值，生成不平衡因子集合。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用所述第一相位和所述第一预设相位步进，确定相位搜索范围，包括：
将所述第一相位和所述第一预设相位步进的差值确定为起始相位，并将所述第一相位和所述第一预设相位步进的和值确定为终止相位；
将大于或等于所述起始相位，且小于或等于所述终止相位对应的相位范围，确定为相位搜索范围。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用第一预设相位步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号的第一功率差值，包括：
针对每个所述预设频点的波信号中的每个相位的波信号，每间隔第一预设相位步进，确定对应的第一功率差值；
其中，所述利用第一预设幅度步进，确定每个所述预设频点的波信号中，每个幅度的波信号的第二功率差值，包括：
针对每个所述预设频点的波信号中的每个幅度的波信号，每间隔第一预设幅度步进，确定对应的第二功率差值。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据步进频连续波信号的实际频点和所述不平衡因子集合，确定目标不平衡因子，包括：
从所述不平衡因子集合中筛选出，与步进频连续波信号的实际频点相同的目标频点，并将所述目标频点对应的相位和幅度确定为目标相位和目标幅度。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述目标不平衡因子，抑制所述步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，包括：
利用所述目标相位和所述目标幅度对所述步进频连续波信号进行补偿，得到目标步进频连续波信号；
将所述目标步进频连续波信号输入至数字模拟转换器中，得到目标信号。
8.一种镜像信号抑制装置，其特征在于，包括：
功率确定模块，用于确定多个预设频点的波信号的镜像信号功率和主信号功率，其中，所述预设频点的波信号中包含相位互不相同的波信号和幅度互不相同的波信号；
不平衡因子确定模块，用于根据每个所述预设频点的波信号中，每个相位的波信号对应的功率差值和每个幅度的波信号对应的功率差值，确定不平衡因子集合，其中，所述功率差值为所述镜像信号功率和所述主信号功率的差值，所述不平衡因子集合中包含每个所述预设频点的波信号的功率差值中，最大功率差值对应的相位和最大功率差值对应的幅度与预设频点的对应关系；
镜像信号抑制模块，用于根据步进频连续波信号的实际频点和所述不平衡因子集合，确定目标不平衡因子，并利用所述目标不平衡因子，抑制所述步进频连续波信号数模转换后的镜像干扰，其中，所述目标不平衡因子包括目标相位和目标幅度，所述步进频连续波信号与所述预设频点的波信号的发射源一致，所述实际频点中包含的多个频点和所述多个预设频点一致。
9.一种镜像信号抑制系统，其特征在于，所述镜像信号抑制系统包括：
现场可编程门阵列FPGA芯片、数模转换器芯片、上位机、前端芯片组以及频谱仪；
所述FPGA芯片用于发射预设频点的波信号；所述前端芯片组用于将所述波信号切换为射频信号；所述频谱仪用于读取所述射频信号，以得到镜像信号功率和主信号功率的差值；所述上位机中包括至少一个处理器以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；
其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的镜像信号抑制方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的镜像信号抑制方法。
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