[发明专利]一种基于数字下变频的信号频率精确估计方法

说明书

本发明提供一种基于数字下变频的信号频率精确估计方法，包括：步骤1，对单个脉冲信号Ssubgt;0/subgt;进行FFT变换并估计频率和带宽，获得该脉冲信号Ssubgt;0/subgt;的粗测频率fsubgt;0/subgt;以及粗略带宽BW；步骤2，基于粗略带宽BW构造滤波器；将待处理的多个脉冲信号根据粗测频率fsubgt;0/subgt;进行数字下变频后输入所述滤波器进行滤波，并对滤波后的脉冲信号进行时域变换；步骤3，通过将时域变换后的脉冲信号进行FFT变换得到脉冲信号频率的精确估计值。本发明能够在提升频率测量分辨率和精度的同时，降低运算量，用较小的运算量提升了频率估计精度，更加有利于实时处理场景下的脉冲信号频率精确估计。

技术领域

本发明涉及信号频率估计技术领域，具体而言，涉及一种基于数字下变频的信号频率精确估计方法。

背景技术

信号的参数估计是信号处理领域及其各个行业面临的重要问题，很多应用领域对信号频率估计的精度要求非常高。以电磁信号为例，对GHz量级的信号，测量精度一般要求是MHz量级，但有时会达到KHz，甚至更高。

对电磁信号的频率估计主要包括单脉冲频率估计和序列测频两种方法，基于硬件快速有效的离散傅里叶变换(DFT)算法可实现单脉冲频率估计，但是由于DFT固有分辨率导致频率估计往往精度不高，目前主要采用插值算法来提高频率估计精度，工程中使用较多的包括Rife法(双线幅度法)和 Quinn法(结合幅度相位法)。电磁环境中通常情况下需要对us量级的信号获得MHz的测量精度，这对单脉冲频率估计精度提出了极大的挑战。

电磁信号通常都是基于一个相参的基带信号进行脉内、脉间的各种再调制，信号前后脉冲的相位连续，因此很多电磁信号是相参的。而单脉冲频率估计利用未能充分利用信号的信息来提升估计精度，序列测频方法通过观察长时间的脉冲序列特征获得频率估计，可以获得更高精度的频率估计。常规的序列测频方法包括取样自相关法、最大似然法(MLE)以及基于特征分解的MUSIC法，这些方法估计精度受采样点数N影响较大，对信号性噪比要求较高。在实际工程中为了降低运算量和计算复杂度，通常只利用了脉冲序列的部分信息，不具备实时处理的要求。

发明内容

本发明旨在提供一种基于数字下变频的信号频率精确估计方法，以解决计算复杂度和运算量的问题，在提高频率估计精度的同时，降低运算量和算法复杂度，更加有利于电磁信号的实时、高精度测量。

本发明提供的一种基于数字下变频的信号频率精确估计方法，包括如下步骤：

步骤1，对单个脉冲信号S₀进行FFT变换并估计频率和带宽，获得该脉冲信号S₀的粗测频率f₀以及粗略带宽BW；

步骤2，基于粗略带宽BW构造滤波器；将待处理的多个脉冲信号根据粗测频率f₀进行数字下变频后输入所述滤波器进行滤波，并对滤波后的脉冲信号进行时域变换；

步骤3，通过将时域变换后的脉冲信号进行FFT变换得到脉冲信号频率的精确估计值。

进一步的，步骤2中基于粗略带宽BW构造的滤波器为中心频率为0，带宽为2×BW的滤波器。

进一步的，如果脉冲信号S₀的粗略带宽BW的估计误差与粗略带宽BW 的值相当或更高，可以通过适当增加滤波器带宽来确保输入滤波器的脉冲信号主频接近滤波器中心频率。

进一步的，步骤2中将待处理的多个脉冲信号根据粗测频率f₀进行数字下变频是指，将粗测频率f₀作为数字下变频的本振频率，由此对多个脉冲信号进行数字下变频，将多个脉冲信号变到零频。

进一步的，步骤3包括：

步骤31，将时域变换后的脉冲信号进行FFT得到梳状谱；