[发明专利]一种基于特定测试信号的MWC系统频率响应补偿方法

说明书

一种基于特定测试信号的MWC系统频率响应补偿方法属于高速模拟信息转换技术领域。本发明将MWC系统每个通道的所有非理想因素等效为通道频率响应，并利用特定的测试信号以及混频序列进行非理想因素的测量、计算和补偿，通过单次测试便可实现对MWC硬件电路整体非理想因素的补偿，测试方法简便高效，且补偿后的重构效果理想。

技术领域

本发明涉及基于特定测试信号的调制宽带转换器(Modulated WidebandConverter，MWC)系统频率响应补偿方法，属于高速模拟信息转换技术领域。

背景技术

调制宽带转换器作为模拟信息转换器的一种，能够以远低于奈奎斯特采样率的采样频率完成对稀疏多频带信号的采样和重建，在处理目前常见的无线电、雷达等稀疏多频带信号的采样和恢复中具有很大优势，应用前景广阔。该系统分为模拟前端部分和数字后端两个部分。模拟前端部分由多个通道并行的随机解调结构组成，每一通道包含混频器、模拟低通滤波器以及低速ADC等器件。原始信号同时进入每个通道的混频器与周期性伪随机序列混频，混频后的信号经过低通滤波器滤波和低速ADC采样得到包含原始信号信息的采样序列；在数字后端部分，利用压缩感知的常用求解算法对采样序列进行数字恢复重构，完成信息的提取和原始信号的重建。在理想情况下，MWC系统能够完美恢复原始信号。

现有的对MWC的研究，主要集中在前端采样系统中，而且大多研究都是建立在理想模拟器件的基础之上的，例如理想混频器、理想低通滤波器等等。但是在实际硬件电路中，非理想因素严重影响MWC系统信号重构性能，实际MWC系统硬件电路的非理想因素集中于以下几个方面：(1)实际MWC系统中采用的放大器、均衡器和混频器等模拟器件的非线性导致MWC系统通道频率响应呈现非线性且各通道之间呈现失配；(2)实际MWC系统低通滤波器模块存在非理想因素，主要包括通道增益不是常数存在通道纹波，过渡带滚降而不是陡降导致滤波器不能完全衰减超过截止频率的阻带信息。这些非理想因素使得实际电路的恢复矩阵与理想值有较大的偏差，从而导致MWC系统无法有效恢复原始信号信息。传统的补偿方法大都只对模拟低通滤波器进行补偿，或者只对MWC系统的感知矩阵通过单频点测试信号注入的方法进行校准，这些方法理论上对实际MWC系统的单个非理想因素实现了校准补偿。但在实际的硬件电路中，诸多非理想因素互相影响，很难单独校准补偿，或者是单独校准补偿后实际应用效果并不理想。本发明的核心思想是将以上非理想因素等效成一个整体，归结成通道的频率响应，并采用特定的测试信号和混频序列，能够一次测试并补偿前端所有非理想因素的误差，简单高效。已在实际电路板中验证了该发明方法的有效性，重构性能良好。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的MWC系统硬件非理想因素整体补偿的方法，将MWC系统每个通道的所有非理想因素等效为通道频率响应，并利用特定的测试信号以及混频序列进行非理想因素的测量、计算和补偿，通过单次测试便可实现对MWC硬件电路整体非理想因素的补偿，测试方法简便高效，且补偿后的重构效果理想。

本发明是采用以下技术方案实现的：

一种基于特定测试信号的MWC系统频率响应补偿方法，其思想是，由于MWC前端系统存在诸多非理想因素，不单独考虑每个因素对前端传递函数矩阵的影响，而是将MWC前端系统所有非理想因素归结为每个通道的频率响应，利用特定频谱信息的频带信号作为测试信号，幅值已知的直流信号作为混频序列，输入到MWC系统完成单次测试。将输出的采样序列进行快速傅里叶变换得到其FFT序列，并将特定测试信号的FFT序列降采样得到的离散化频点序列与输出的FFT采样序列对应相除，得到数字后端待补偿的序列。之后在MWC系统处理稀疏多频带信号时，将采样得到的输出序列通过傅里叶变换转换到频域，与数字后端待补偿的序列相乘，完成MWC系统采样序列的补偿。通过压缩感知技术的稀疏求解算法来对补偿后的序列进行数字重构，求解得到原始信号的信息。此重构过程是在频域内完成的，需要通过反傅里叶变换将频域信息转换到时域，最终完成信号的重构。

本发明的独创性不仅体现在测试信号和混频序列的选取上，还能够以单次测试完成对MWC系统硬件电路的误差补偿，可操作性强。