[发明专利]一种新型现场等效暗室测量方法

摘要

一种新型现场等效暗室测量方法，首先对两个天线收到的信号做傅里叶变换，在频域上利用权值综合二元天线阵列的方向图，使其出现一个零点，让该零点对准EUT的信号来波方向，则阵列输出S₀(f)只包含干扰分量，而单个天线接收的信号S₁(f)和S₂(f)中既包括EUT信号分量又包括干扰分量，三者中的干扰分量是高度相关的，因此可以利用对消处理，去除S₁(f)和S₂(f)中的干扰分量，从而获得受试设备的信号。本发明是基于先进信号处理技术，采用双通道体制，结合空域滤波和信号相关性处理方法，在现场进行测试时，能够等效出一个暗室环境，滤除现场的环境干扰，获得EUT的真实辐射特性。

主权项

一种新型现场等效暗室测量方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)首先确定EUT信号的DOA，即EUT信号方向与天线阵列法线方向的夹角；(2)根据测到的角度，利用宽带MVDR波束形成方法，计算加权值，综合阵列方向图，使得方向图的零点对准EUT信号方向，从而提取出干扰信号的频谱；具体过程如下：①将两个天线接收的信号进行采样，得到离散数据x(t)，再分别进行分段，各段数据长度为L；②将两个天线在第n段的数据记为对其做L点快速傅里叶变换，得到频域窄带数据：$X_m^{\left(n\right)}\left(k\right)=\underset{l=0}{\overset{L-1}{\Σ}}{x}_m^{\left(n\right)}\left(l\right)e^{-j2\mathrm{\π}kl/L},k=0,1,...,L-1---\left(1\right)$其中j是指虚数单位，e是自然底数，π是圆周率；③提取出两个天线窄带频域数据矩阵：$X^{\left(n\right)}\left(k\right)=\[X_1^{\left(n\right)}\left(k\right),X_2^{\left(n\right)}\left(k\right)\]---\left(2\right)$④若EUT辐射信号的DOA为θ，假定阵列主波束的指向为θ₀，且θ₀尽量远离θ，其导向矢量为α(θ₀)可表示为$\mathrm{\α}\left({\mathrm{\θ}}_0\right)=\left[\begin{array}{c}\exp (-j\mathrm{\ω})\\ \exp (-j\mathrm{\ω}\mathrm{\τ})\end{array}\right]---\left(3\right)$式中，$\mathrm{\ω}=2\mathrm{\π}f=2\mathrm{\π}\frac{c}{\mathrm{\λ}},\mathrm{\τ}=\frac{d{\mathrm{cos\θ}}_0}{c},$c为光速，λ为波长；⑤采用最小方差无失真响应方法设计对应的波束加权向量；设阵列信号的输出功率表示为：P_out＝E{|y|²}＝E{(w^Hx)·(w^Hx)^H}＝w^HR_xxw     （4）式中，y＝w^Hx是阵列加权后的输出信号，w＝w(f_k)＝[w₁(f_k),w₂(f_k)]，x＝[x₁(t),x₂(t)]，H表示取共轭转置的意思；MVDR最佳化准则可表示为：min P_out＝w^HR_xxws.t.w^Hα(θ₀)＝1      （5）该约束条件又称为波束“置零条件”，因为它强迫接收阵列波束方向图的“零点”指向所有EUT信号方向；其中Pout是指阵列输出功率，min的含义是最小化的意思，即阵列输出功率Pout要最小，s.t.的含义是指要同时满足条件，R_xx是指输入信号x＝[x₁(t),x₂(t)]的协方差矩阵；⑥构造拉格朗日函数：L(w,λ)＝w^HR_xxw+λ(α(θ₀)^Hw‑1)+λ^*(w^Hα(θ₀)‑1)      （6）考虑到w∈C^M×1，令L(w,λ)的共轭梯度为0，即$\∂L(w,\mathrm{\λ})/\∂w^{*}=0---\left(7\right)$得到w^H＝‑λα(θ₀)^HR_xx^‑1        （8）代入wα(θ₀)＝1，可得到λ＝‑(α(θ₀)^HR_xx^‑1α(θ₀))^‑1        （9）从而可得最优权值：w_opt＝R_xx^‑1α(θ₀)(α^H(θ₀)R_xx^‑1α(θ₀))^‑1＝R_xx^‑1α(θ₀)P_omin       （10）式中P_omin＝(α^H(θ₀)R_xx^‑1α(θ₀))^‑1为最小输出功率；(3)对各窄带数据进行加权求和，得到各子带的波束输出数据；$Y^{\left(n\right)}\left(k\right)=w^H\left(f_k\right)X^{\left(n\right)}\left(k\right)=\underset{m=1}{\overset{M}{\Σ}}{w}_m^{*}\left(f_k\right)X_m^{\left(n\right)}\left(k\right)---\left(11\right)$由各个频段的输出数据组成了整个测试频段的阵列输出S₀(f)，即S₀(f)＝[Y(1),Y(2),…,Y(k)]；(4)利用对消处理去除环境干扰；经过上述信号处理后，此时阵列输出S₀(f)只含有干扰信号，而单个天线的输出S₂(f)中则既含有EUT信号，也含有干扰信号，此时进行对消处理，可以得到S_EUT(f)＝S₂(f)‑S₀(f)。