浙江工业大学黄国兴获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江工业大学申请的专利超宽带线性调频信号多通道异步采样与参数估计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115314048B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210932662.7,技术领域涉及:H03M1/12;该发明授权超宽带线性调频信号多通道异步采样与参数估计方法是由黄国兴;邓士彪;吴振华;卢为党;彭宏;张昱;徐禺昕设计研发完成,并于2022-08-04向国家知识产权局提交的专利申请。
本超宽带线性调频信号多通道异步采样与参数估计方法在说明书摘要公布了:一种超宽带线性调频信号多通道异步采样与参数估计方法,实现了对超宽带线性调频信号的低速采样与高精度参数测量,在采样框架上包含了三路异步欠奈奎斯特采样通道,为了解决频率混叠问题,还提出了两种欠采样环境下的调频系数K参数估计算法和时钟交错参数估计算法,能够从高噪声的环境下,在信号具有极大的时宽的情况下,以少量样本恢复信号参数。仿真结果表明,相对于其他方法,本发明方法具有较高的重构精度和对噪声的鲁棒性。
本发明授权超宽带线性调频信号多通道异步采样与参数估计方法在权利要求书中公布了:1.一种超宽带线性调频信号多通道异步采样与参数估计方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: 步骤一,被测超宽带LFM信号进入功分器进行分流,该超宽带LFM信号的数学模型如下: (1) 其中,表示模拟时间变量,为信号的持续时间,A为LFM信号的振幅参数,,,f c 为LFM信号的载频,,f max为最大频率上限,K为调频系数,,B为带宽;控制功分器,将超宽带线性调频信号x(t)进行分流到主采样通道和反馈式采样通道两路:主采样通道采用低速模拟数字转换器ADC对所得分流信号进行欠奈奎斯特采样;反馈式采样通道将输入信号与主采样通道的反馈信息混合后,在分流至两个异步通道中进行欠奈奎斯特采样; 步骤二,主采样通道对分流信号进行欠奈奎斯特采样,采用一个低速模拟数字转换器ADC对信号进行均匀采样,采样率为f s ,f s <B,B为信号的带宽,那么采样值表示为: (2) 其中,n表示采样点序列,,N为整数,表示信号采样样本数量,表示采样间隔; 步骤三,采用K参数估计算法从主通道采集到的样本x[n]中估计出调频系数参数;过程描述如下: 步骤3.1,获取三个连续的样本x[n],x[n+1],x[n+2],,分别为: 3 步骤3.2,消除载频分量,将得到的第二样本与第一样本相除,得到样本: 4 将第三样本与第二样本相除,得到样本: 5 再将样本X2与样本X1相除,得到样本: 6 为了增加算法在噪声条件下的鲁棒性,采用N-3组样本进行交叉相除,得到样本平均值: 7 步骤3.3,求出调频系数K,通过求取样本平均值Y ver 的辐角主值来求得调频系数K: 8 其中,表示复数的辐角主值; 步骤四,反馈式采样通道混频操作,将主采样通道得到的调频系数K值输入到反馈信号产生器中,生成模拟调频信号: 9 其中,表示模拟时间变量,为信号的持续时间,然后将该调频信号p(t)与输入信号x(t)混频,得到混频信号: (10) 步骤五,异步延时采样,在反馈式采样通道中,混频信号yt被分流至两路异步延时采样通道:第一个通道以f s的采样速率均匀采样,f s<B,采集到的样本为: (11) 其中,参数,第二个通道同样对信号yt以f s的采样速率的进行采样,f s<B,但是采样起始时刻相对于第一个通道延后T e 的时间量,此处要求时间延迟小于或等于奈奎斯特采样间隔,即,假设第二个通道采样得到的样本表示为,其中:n’表示采样点序列,,N’为整数,表示此信号采样样本数量; 步骤六,采用谱估计算法求解幅值参数A,从采样样本y[n]计出幅值参数A和参数U一个典型的谱估计问题,此时可采用谱估计方法求解,但是,由于三角函数的周期性,从参数U中估计载频参数f c能出现频率混叠问题,使估计载频参数f c出现误差,当系统采样率能够达到奈奎斯特采样定理的要求时,即f s>f max时,f max为最大频率,频率参数f c的解唯一,计算为: (12) 其中,表示复数的辐角主值,然而,当系统采样率不能够达到奈奎斯特采样定理的要求时,即f s<f max时,将产生频率混叠问题,即频率参数f c将存在多个可能解: (13) 其中,是满足公式13的最小可能解,表示其他可能解的偏移程度,由于m的取值有无限多个,对应的频率参数f c的解有无限多个,将这种情况称之为“频率混叠”问题; 步骤七,采用时间交错算法求解载频参数f c,由于“频率混叠”问题的存在,通过延时采样通道收集样本进行联合估计得到最优载频参数f c来解决频率混叠问题,求出正确的m值;为了解决频率混叠问题,增加了一条辅助采样通道,即延时采样通道,辅助采样通道的作用是从所有的可能解中找出正确的频率参数,即通过延时采样值确定m的取值,从而找出频频率参数f c的准确解。
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