一种基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法

本发明属于信号处理，具体涉及一种基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法。

背景技术：

1、随着电子技术的日益进步，数字信号处理技术已经深入到人们的生产生活中，涵盖雷达、通信、计算机等方方面面，这些技术的重要基础是前端设备能完成对模拟信号的准确采集和传输。实际中，因为设备内的器件特性常常是非线性的，这会导致所采集或传输的信号出现失配，具体表现为信号的幅度特性和相位特性发生畸变，这会对后续的信号处理造成不利影响，甚至会导致结果出错。

2、现如今，对失配系统的校正算法中，主要有时域校正与频域校正两种。其中，由于频域校正算法是在计算权值时以期望的频谱特性作为目标，因而更适合于系统的静态校正。一般的，对失配系统的静态校正，主要采用加权的方式完成，当所加的权值对应的滤波器幅度特性和相位特性与系统本身的失配特性相互抵消时，畸变的信号便能够得到校正。

3、然而，现有的失配系统的静态校正算法仍然存在以下缺陷：

4、第一，由于静态权的参考信号来自于示波器等准确的设备，虽然通常这些设备不会出现较大的失配，但这些设备的采样结果也会受到噪声等因素的影响，所以仅按照自适应频域均衡的原理使用一组示波器信号和采集信号为参考信号和目标信号时，校正效果有限，无法发挥静态求解权值时可多使用多组数据的优势；

5、第二，在实际情况中，一方面因为系统噪声的存在，另一方面由于差异频谱求解的特殊性，当信号频谱赋值很小时，差异频谱会出现剧烈波动，目标信号与参考信号的差异会存在毛刺，这会使得带内的差异频谱并不能很好得反映系统的失配特性，且会导致系统不稳定；

6、第三，带外的频谱中也常会出现大量的高峰值突起，当突起的峰值较大时，系统的权值求解会很大程度上受到带外分量的影响。

7、第四，对于带宽内信号和带宽外信号仅仅是以加权作为区别，校正效果有限。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法。

2、本发明的主要思路是：基于静态权求解可以采用多组数据的特点，将数据做积累再处理，降低噪声影响；更大程度上区别处理带宽内信号和带宽外信号，以得到能更加准确反映系统失配特性的频谱，从而得到更好的权值。

3、本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

4、一种基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法，包括：

5、步骤1：以相同的采样率分别采集单峰值待校正系统输出的模拟信号和参考信号，并对得到的两组周期数据在时间维上进行调整，对应得到两组调整后的数据；

6、步骤2：按照周期规律对两组调整后的数据进行切分，并对得到的两簇数据分别进行周期积累，对应得到待校正数据和参考数据；

7、步骤3：分别求解所述待校正数据和所述参考数据的频谱，并计算两者的差异频谱；基于所述差异频谱获得有效频谱；

8、步骤4：求解所述有效频谱的幅度和相位曲线，并对两条曲线分别做消峰处理，得到消峰处理后的幅度和相位曲线；

9、步骤5：基于最小二乘法对所述消峰处理后的幅度和相位曲线分别做修正处理，得到修正后的幅度和相位曲线；

10、步骤6：利用所述修正后的幅度和相位曲线重新构造整个频域的期望响应；

11、步骤7：基于最小二乘的频域均衡算法利用所述整个频域的期望响应求解目标校正滤波器的最优权值，以获得期望的校正滤波器频谱，从而实现失配系统静态校正滤波器设计。

12、本发明的有益效果：

13、本发明首先将最初的待校正信号和参考信号进行多个周期下进行了积累，增强了其对系统失配特征的表现，压制了噪声的影响，消除了一些由特定信号所引入的差异频谱中的毛刺；然后抛弃了带外差异频谱，对带内差异频谱的幅度曲线和相位曲线做了消峰处理和修正，减少了信号的特殊性和噪声对差异曲线走势的影响，使得曲线更加能代表系统整体的失配特征；最后使用修正后的差异曲线重新构造了整个系统的失配特征频谱，从而反推出期望的校正滤波器频谱；最终使得本发明可以在一些传统方法失效的高噪声环境下仍然具有良好的校正效果，增强了静态校正滤波器对于系统失配校正的稳定性。

14、以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法，其特征在于，步骤1包括：

3.根据权利要求2所述的基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法，其特征在于，步骤2包括：

4.根据权利要求3所述的基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法，其特征在于，步骤3包括：

5.根据权利要求4所述的基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法，其特征在于，步骤4包括：

6.根据权利要求5所述的基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法，其特征在于，步骤5包括：

7.根据权利要求6所述的基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法，其特征在于，步骤6包括：

8.根据权利要求7所述的基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法，其特征在于，步骤7包括：

技术总结
本发明公开了一种基于频域加权的失配系统静态校正滤波器设计方法，包括：分别采集单峰值的待校正系统输出的模拟信号和参考信号，并对得到的两组周期数据在时间维上进行调整；按照周期规律对两组调整后的数据进行切分，并对得到的数据进行周期积累，对应得到待校正数据和参考数据；求解待校正数据和参考数据的频谱，以及两者的差异频谱，以获得有效频谱；求解有效频谱的幅度和相位曲线，并对两条曲线分别做消峰处理和修正处理；利用修正后的幅度和相位曲线重新构造整个频域的期望响应；基于最小二乘的频域均衡算法利用整个频域的期望响应求解目标校正滤波器的最优权值。该方法能够增强静态校正滤波器对于系统失配校正的稳定性，提升校正效果。

技术研发人员：曹运合,孙文强,贺鹏超,郝国卿,彭志刚,王蒙
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13