[发明专利]一种自适应抑制谐杂波信号的高精度频谱分析优化方法

说明书

本发明公开了一种自适应抑制谐杂波信号的高精度频谱分析优化方法。本发明利用谐杂波信号频率受本振频率影响的特点，当本振频率改变时，对应的谐杂波频率也随之发生改变，因此本发明通过改变信号接收机的本振频率，判断信号是否为谐杂波信号，进而可以采取自适应算法对谐杂波信号进行抑制。本发明属于后端信号处理算法，不过分依赖硬件接收设备，算法具有自适应性和通用性，能够抑制滤波器带内的谐杂波信号，提高频谱分析的精度。

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，具体涉及一种自适应抑制谐杂波信号的高精度频谱分析优化方法。

背景技术

直接数字频率合成技术(Direct Digital Synthesis，DDS)是上世纪70年代提出的一种频率合成技术理论。与传统的频率合成器相比，DDS具有低成本、低功耗、高分辨率和快速转换时间等优点，广泛使用在电信与电子仪器领域，用于射频接收芯片中可产生所需的本振信号。但由于相位截断误差、幅度量化误差等误差的存在导致DDS输出信号中会存在杂散信号和谐波信号，影响对真实信号的频谱分析。因此如何抑制杂散信号和谐波干扰成为了DDS的研究热点。

2014年G·阿尔斯兰提出了一种杂散消除系统及相关方法，该系统通过确定哪些杂散将落在被选择调谐的信道内，利用杂散消除模块生成消除信号并从数字信息中减去该消除信号，从而有效地消除数字时钟信号或其他杂散源引起的杂散。2021年皮德义、程功宝提出了一种基于杂散估计的杂散信号消除方法，通过未包含杂散信号的参考时钟信号估计出所包含的杂散信号，并通过估计出的杂散信号反向调节实际时钟信号，以便于消除实际时钟信号中的杂散信号。2021年郑继刚、刘金鹏等人提出了一种改善DDS输出信号频谱质量的系统及方法，对于DDS电路每一个谐波或杂散分量，分别设置一个校正DDS通道，通过产生校正信号与DDS输出信号叠加，消除谐波及杂散信号，所述校正信号的幅度、频率与对应的谐波或杂波分量幅度、频率相同，相位相差180度。

现有的抑制杂散信号和谐波信号干扰的方法，大多是从改善射频电路设计的角度出发，通过增加滤波器组或设置校正模块来达到滤除杂散信号和谐波干扰的目的，虽然能起到较好的去干扰的效果，但存在设计实现复杂、硬件成本较高等问题，此外，针对DDS输出频率的某些高阶谐波会折回到奈奎斯特带宽内，因而不可被滤波，例如，接收设备本振频率为250MHz、接收带宽为40MHz，真实信号频率为758MHz，由于硬件设备抑制高次谐波能力差，本振信号的三次谐波(750MHz)会与真实信号发生混频，产生频率为258MHz的谐波干扰，恰好落在接收带宽内，从而产生虚警信号影响对真实信号的判别；同时，当频谱分析带宽超过接收设备的最大接收带宽时，现有的宽带频谱拼接方案大多采用直接拼接方法，由于滤波器边缘效应导致频谱拼接处存在功率衰减，相邻采集频段没有做频谱重叠和研判处理，在频谱拼接处会产生较宽的过渡带，使得宽带频谱整体呈现“拱桥状”，影响了宽带频谱分析的精确度和对真实信号的分析处理，如图1所示。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种自适应抑制谐杂波信号的高精度频谱分析优化方法，无需更改射频电路结构，从信号处理算法的角度对带内的某些谐杂波信号进行滤除，因而具有通用性和自适应性，通过频谱重叠、综合研判的方式，减少频谱中杂散信号和谐波信号的干扰，提高宽带频谱的精确度。

本发明的自适应抑制谐杂波信号的高精度频谱分析优化方法，包括：

步骤1，改变信号接收设备的本振频率，对接收到的信号进行多次采样，获得多段原始频谱数据；

步骤2，对原始频谱进行优化，得到优化频谱，具体为：

S21，针对某一谱段，截取该谱段相邻多段原始频谱数据并进行预处理，即：单段原始频谱先舍弃左右边缘过渡带数据，再提取与相邻原始频谱具有重叠的部分；

S22，对预处理后的相邻多段原始频谱的幅值逐点进行统计分析，滤除谐杂波信号，得到优化频谱；

S23，重复S21和S22，对原始频谱的所有谱段均进行优化，得到原始频谱所有谱段的优化频谱；