一種線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法，使用同步過的一路單頻信號源、一路跳頻信號源合成雙音測試脈沖，加載于被測件激勵無源互調(diào)干擾，無源互調(diào)干擾的頻率應為激勵雙音信號對應的頻率，因此固定階無源互調(diào)干擾應為一段跳頻脈沖。本發(fā)明使用經(jīng)過同步校準過的矢量接收機進行接收，采用非相干相關檢測法檢測脈沖到達時刻的相關峰，從而完成電長度定位，計算其物理長度。本發(fā)明優(yōu)點是定位距離分辨率高，同時由于采用了脈沖體制，系統(tǒng)的供電方式、體積均可得到改善。
【專利說明】一種線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于無源互調(diào)異常點定位方法【技術領域】，尤其涉及的是一種線性跳頻脈沖非相干相關檢測的無源互調(diào)異常點定位方法。

【背景技術】
[0002]在現(xiàn)代通訊系統(tǒng)中，線性無源器件，如電纜、連接器、天線等器件的無源互調(diào)測試和排查越來越重要，而常規(guī)系統(tǒng)的定位方法一般為:
[0003](I)無源互調(diào)測試儀產(chǎn)生雙音信號，經(jīng)低互調(diào)分合路單元進入被測件；
[0004](2)激勵被測件產(chǎn)生無源互調(diào)干擾，接收機接收此干擾；
[0005](3)進行掃描頻率測試，利用頻時分析方法，計算無源互調(diào)異常點位置的電長度；
[0006](4)使用電長度與電纜的傳播系數(shù)定位異常點物理長度；
[0007]上述做法最主要的問題是限于常規(guī)系統(tǒng)的測試帶寬，定位距離分辨率不高。
[0008]因此，現(xiàn)有技術存在缺陷，需要改進。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法。
[0010]本發(fā)明的技術方案如下:
[0011]一種線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法，包括以下步驟:
[0012]步驟1:提供單頻脈沖信號源、本振信號源及跳頻脈沖信號源；所述單頻脈沖信號源產(chǎn)生單頻脈沖信號，所述單頻脈沖信號為固定頻率信號，頻率和被測電纜網(wǎng)絡的測試頻率有關，信號表達為Si ;所述本振源信號源產(chǎn)生本振源信號，所述本振源信號為固定頻率信號，信號表達為L0，頻率和被測件產(chǎn)生的待測無源互調(diào)信號有關，其頻率差值為接收機中頻；所述跳頻脈沖信號源產(chǎn)生跳頻信號，信號表達為s2，頻率為[fl，f2，...，fn]，頻率由測試掃描頻率確定；
[0013]步驟2:單頻脈沖信號和跳頻信號經(jīng)過放大后合路形成編碼的大功率雙音信號，雙音信號由雙工器的Tx通道加載至被測電纜網(wǎng)絡，被測電纜網(wǎng)絡中的異常器件在雙音信號的激勵下產(chǎn)生無源互調(diào)干擾信號，無源互調(diào)干擾信號向兩個方向傳播；前向無源互調(diào)干擾信號和雙音信號由負載吸收，而反向無源互調(diào)干擾信號，經(jīng)過雙工器的Rx通道由接收機接收，完成無源互調(diào)干擾信號的激勵、與雙音信號的分離、濾波和接收；
[0014]步驟3:將無源互調(diào)干擾信號下變頻，由AD采樣，進行非相干相關檢測，判斷當反射無源互調(diào)干擾信號到達時刻；非相干相關檢測為接收機接收到的信號經(jīng)過N路濾波，分別和拷貝相關信號的N路濾波信號進行檢波，檢波的結果經(jīng)過相應延時后求和，進行信號到達相對于拷貝相關信號的傳播時間。
[0015]所述的線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法，其中，所述步驟I中，所述單頻脈沖信號源、所述本振源信號源及所述跳頻脈沖信號源輸入信號由頻率參考提供，且均分別設置有小數(shù)分頻單元及倍頻單元。
[0016]所述的線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法，其中，所述步驟2中，傳播時間為編碼的雙音信號傳播至異常點，異常點產(chǎn)生的PM信號傳播至接收機的電長度。
[0017]所述的線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法，其中，所述電長度的計算方法包括以下步驟:
[0018]步驟A:對儀器進行校準，將一標準件接入儀器被測端口，另一端接入低互調(diào)負載；對跳頻信號源、單頻脈沖源同步芯片校準；令脈沖跳頻信號源只發(fā)射單頻信號，頻率為Π ;單頻脈沖信號源發(fā)射單頻信號，頻率為f2，那么標準件激勵的3階PIM信號頻率為2fl-f2 ;固定一路脈沖同步時延不動，給出另一脈沖同步時延的校準范圍A-B ;按照同步時延的校準范圍依次發(fā)射雙音信號測試標準件，接收機接收PIM信號進行時頻分析，當PIM時頻長度最長時對應的時延時刻認為脈沖同步成功；
[0019]步驟B:建立測試平面并校準接收機同步；測試標準件，接收機對標準件的PIM脈沖進行非相干相關檢測，其拷貝相關信號為和PIM同頻率、初始相位為零、相位連續(xù)、脈寬相同的跳頻參考信號；此時檢測標準件產(chǎn)生PIM信號的時刻為Atl，那么令Atl為系統(tǒng)參考平面。在接收機同步不變的條件下，假設測得電纜網(wǎng)絡中PIM異常點出現(xiàn)的時刻是At2，那么0.5* ( Λ t2- Atl),即為異常點相對于測試端口的電長度。
[0020]采用上述方案，使用同步過的一路單頻信號源、一路跳頻信號源合成雙音測試脈沖，加載于被測件激勵無源互調(diào)干擾，無源互調(diào)干擾的頻率應為激勵雙音信號對應的頻率，因此固定階無源互調(diào)干擾應為一段跳頻脈沖。本發(fā)明使用經(jīng)過同步校準過的矢量接收機進行接收，采用非相干相關檢測法檢測脈沖到達時刻的相關峰，從而完成電長度定位，計算其物理長度。本發(fā)明最主要優(yōu)點是定位距離分辨率高，同時由于采用了脈沖體制，系統(tǒng)的供電方式、體積均可得到改善。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明脈沖體制的無源互調(diào)測試方法系統(tǒng)框圖。
[0022]圖2為本發(fā)明跳頻信號時域波形圖。
[0023]圖3為本發(fā)明跳頻信號STFT時頻圖。
[0024]圖4為本發(fā)明跳頻信號時頻圖。
[0025]圖5為本發(fā)明非相關相干檢測原理框圖。
[0026]圖6為本發(fā)明方法校準連接示意圖。
[0027]圖7為本發(fā)明非相干相關檢測定位仿真圖。

【具體實施方式】
[0028]以下結合附圖和具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。
[0029]實施例1
[0030]本發(fā)明的硬件基礎包括一個頻率參考、一個脈沖跳頻信號源、一個單頻脈沖信號源、一個本振源、兩個功放模塊、一個低互調(diào)合路器和一個低互調(diào)雙工器(可用三工器替代)、一個矢量接收機(包括一個混頻器模塊、一個脈沖中頻調(diào)理模塊、一個AD采樣模塊、一個DSP模塊)、一個計算機/FPGA模塊、三個同步單元。系統(tǒng)框圖如圖1所示。
[0031]其工作原理如下:
[0032](I)頻率參考(一般設置為50MHz)提供三個個源模塊的輸入，三個源內(nèi)部分別具有自己的小數(shù)分頻、倍頻單元。單頻脈沖信號為固定頻率信號，頻率和被測電纜網(wǎng)絡(被測件)的測試頻率有關，信號表達為Si ;本振源信號為固定頻率信號，信號表達為L0，頻率和被測件產(chǎn)生的待測無源互調(diào)(PM)信號有關，其頻率差值為接收機中頻；而跳頻脈沖信號源產(chǎn)生跳頻信號，信號表達為s2，頻率為[Π，fn]，頻率由測試掃描頻率確定。
[0033]舉個例子，在EGSM測試頻段，Tx頻段為925MHz_960MHz，為測試掃描頻段；Rx頻段為880MHz-915MHz，為PM產(chǎn)物(信號)接收頻段。那么單頻信號si的頻率為906MHz ;跳頻信號s2設為7階，則頻率為[925，927，929，931，933，935，937]MHz。接收到的3階PM信號為[890，894，898，902，906，910，914]MHz，因此本振可設置為880MHz,中頻輸出為[10，14，18，22，26，30，34]MHz。設脈沖脈寬為7 μ s，采樣頻率為3GHz，那么跳頻信號的時域波形如圖2所示，時頻譜如圖3和圖4所示，圖3為三維圖，圖4為俯視圖，可看到信號頻譜是隨著時間跳變的。
[0034](2)脈沖信號經(jīng)過放大后合路形成編碼的大功率雙音信號,雙音信號由雙工器的Tx通道加載至被測電纜網(wǎng)絡。雙音信號功率建議為2路43dBm(20w)。被測電纜網(wǎng)絡中的異常器件在雙音信號的激勵下會產(chǎn)生無源互調(diào)干擾，無源互調(diào)干擾將向兩個方向傳播。前向P頂信號和雙音信號由負載吸收，而反向P頂信號，經(jīng)過雙工器的Rx通道由接收機接收，完成PIM信號的激勵、與雙音信號的分離、濾波和接收。
[0035](3)接收機的混頻模塊將PIM信號下變頻，由AD采樣，按照非相關相干的接收方法判別、計算相關峰，判斷反射PM信號到達時刻，其中拷貝的相關信號由儀器使用校準時提供。非相干相關檢查方法如圖5所示，非相干相關檢測為一種檢測跳頻脈沖相關峰的有效手段。接收機接收到的信號經(jīng)過N路濾波，分別和拷貝相關信號的N路濾波信號進行檢波，檢波的結果經(jīng)過相應延時后求和，進行信號到達相對于拷貝相關信號的傳播時間。
[0036](4)上步計算的傳播時間應為雙音信號傳播至異常點，異常點產(chǎn)生的PIM信號傳播至接收機的電長度。為了準確的計算這個電長度，本發(fā)明必須對儀器進行校準，確立拷貝相關信號的參考時間。本發(fā)明的校準連接示意圖如圖6所示，將一標準件(產(chǎn)生較大但平穩(wěn)的PM信號的連接器)接入儀器被測端口，另一端接入低互調(diào)負載。它包括:
[0037]a)對跳頻信號源、單頻脈沖源同步芯片校準。此校準為出廠校準，但提供用戶校準接口(外觸發(fā)時校準)。令脈沖跳頻信號源只發(fā)射單頻信號，頻率為Π ;單頻脈沖信號源發(fā)射單頻信號，頻率為f2，那么標準件激勵的3階PIM信號頻率為2fl_f2。固定一路脈沖同步時延不動，給出另一脈沖同步時延的校準范圍(A-B)。按照同步時延的校準范圍依次發(fā)射雙音信號測試標準件，接收機接收PIM信號進行時頻分析，當PIM時頻長度最長時對應的時延時刻認為脈沖同步成功。
[0038]b)建立測試平面并校準接收機同步。測試標準件，接收機對標準件的PIM脈沖進行非相干相關檢測，其拷貝相關信號為和PIM同頻率、初始相位為零、相位連續(xù)、脈寬相同的跳頻參考信號。此時檢測標準件產(chǎn)生PIM信號的時刻為Atl，那么令Atl為系統(tǒng)參考平面。在接收機同步不變的條件下，假設測得電纜網(wǎng)絡中PIM異常點出現(xiàn)的時刻是At2，那么
0.5*(At2_Atl)，即為異常點相對于測試端口(校準平面)的電長度。
[0039]設異常點位于測試端口 30m處，圖7為本發(fā)明的非相干相關檢測定位仿真結果，校準和測試相關峰傳播時間間隔為0.2 μ m，對應信號傳播30m的電長度的一倍，說明了本方法的正確性。
[0040]實施例2
[0041]在實施例1的基礎上，進一步而言，本發(fā)明使用一個頻率參考、一個脈沖跳頻信號源、一個單頻脈沖信號源、一個本振源、兩個功放模塊、一個低互調(diào)合路器和一個低互調(diào)雙工器(可用三工器)、一個矢量接收機(包括一個混頻器模塊、一個脈沖中頻調(diào)理模塊、一個AD采樣模塊、一個DSP模塊)、一個計算機/FPGA模塊、三個同步單元。
[0042]進一步而言，頻率參考(一般設置為50MHz)提供三個個源模塊的輸入，三個源內(nèi)部分別具有自己的小數(shù)分頻、倍頻單元。單頻脈沖信號為固定頻率信號，頻率和被測電纜網(wǎng)絡(被測件)的測試頻率有關，信號表達為Si ;本振源信號為固定頻率信號，信號表達為L0，頻率和被測件產(chǎn)生的待測無源互調(diào)(PM)信號有關，其頻率差值為接收機中頻；而跳頻脈沖信號源產(chǎn)生跳頻信號，信號表達為s2，頻率為[Π，f2, fn]，頻率由測試掃描頻率確定。
[0043]進一步而言，脈沖信號經(jīng)過放大后合路形成編碼后的大功率雙音信號，雙音信號由雙工器的Tx通道加載至被電纜網(wǎng)絡。雙音信號功率建議為2路43dBm(20w)。被測電纜網(wǎng)絡中的異常器件在雙音信號的激勵下會產(chǎn)生無源互調(diào)干擾，無源互調(diào)干擾將向兩個方向傳播。前向P頂信號和雙音信號由負載吸收，而反向PIM信號，經(jīng)過雙工器的Rx通道由接收機接收，完成PIM信號的激勵、與雙音信號的分離、濾波和接收。
[0044]進一步而言，接收機的混頻模塊將PIM信號下變頻，由AD采樣，按照非相關相干的接收方法判別、計算相關峰，判斷反射PIM信號到達時刻，其中拷貝的相關信號由儀器使用校準時提供。非相干相關檢查方法如圖5所示，接收機接收到的信號經(jīng)過N路濾波，分別和拷貝相關信號的N路濾波信號進行檢波，檢波的結果經(jīng)過相應延時后求和，進行信號到達相對于拷貝相關信號的傳播時間。
[0045]為了準確的計算這個電長度，本發(fā)明必須對儀器進行校準，確立拷貝相關信號的參考時間。本發(fā)明的校準連接示意圖如圖3所示，將一標準件(產(chǎn)生較大但平穩(wěn)的PIM信號的連接器)接入儀器被測端口，另一端接入低互調(diào)負載。
[0046]本發(fā)明建立測試平面并校準接收機同步，并測定測試異常的相對于校準端面的傳播時延。
[0047]實施例3
[0048]在上述實施例的基礎上，本發(fā)明提供一種線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法，包括以下步驟:
[0049]步驟1:提供單頻脈沖信號源、本振信號源及跳頻脈沖信號源；所述單頻脈沖信號源產(chǎn)生單頻脈沖信號，所述單頻脈沖信號為固定頻率信號，頻率和被測電纜網(wǎng)絡的測試頻率有關，信號表達為Si ;所述本振源信號源產(chǎn)生本振源信號，所述本振源信號為固定頻率信號，信號表達為L0，頻率和被測件產(chǎn)生的待測無源互調(diào)信號有關，其頻率差值為接收機中頻；所述跳頻脈沖信號源產(chǎn)生跳頻信號，信號表達為s2，頻率為[fl，f2，...，fn]，頻率由測試掃描頻率確定；
[0050]步驟2:單頻脈沖信號和跳頻信號經(jīng)過放大后合路形成編碼的大功率雙音信號，雙音信號由雙工器的Tx通道加載至被測電纜網(wǎng)絡，被測電纜網(wǎng)絡中的異常器件在雙音信號的激勵下產(chǎn)生無源互調(diào)干擾信號，無源互調(diào)干擾信號向兩個方向傳播；前向無源互調(diào)干擾信號和雙音信號由負載吸收，而反向無源互調(diào)干擾信號，經(jīng)過雙工器的Rx通道由接收機接收，完成無源互調(diào)干擾信號的激勵、與雙音信號的分離、濾波和接收；
[0051]步驟3:將無源互調(diào)干擾信號下變頻，由AD采樣，進行非相干相關檢測，判斷當反射無源互調(diào)干擾信號到達時刻；非相干相關檢測為接收機接收到的信號經(jīng)過N路濾波，分別和拷貝相關信號的N路濾波信號進行檢波，檢波的結果經(jīng)過相應延時后求和，進行信號到達相對于拷貝相關信號的傳播時間。
[0052]所述步驟I中，所述單頻脈沖信號源、所述本振源信號源及所述跳頻脈沖信號源輸入信號由頻率參考提供，且均分別設置有小數(shù)分頻單元及倍頻單元。
[0053]所述步驟2中，傳播時間為編碼的雙音信號傳播至異常點，異常點產(chǎn)生的PIM信號傳播至接收機的電長度。
[0054]所述電長度的計算方法包括以下步驟:
[0055]步驟A:對儀器進行校準，將一標準件接入儀器被測端口，另一端接入低互調(diào)負載；對跳頻信號源、單頻脈沖源同步芯片校準；令脈沖跳頻信號源只發(fā)射單頻信號，頻率為Π ;單頻脈沖信號源發(fā)射單頻信號，頻率為f2，那么標準件激勵的3階PIM信號頻率為2fl-f2 ;固定一路脈沖同步時延不動，給出另一脈沖同步時延的校準范圍A-B ;按照同步時延的校準范圍依次發(fā)射雙音信號測試標準件，接收機接收PIM信號進行時頻分析，當PIM時頻長度最長時對應的時延時刻認為脈沖同步成功；
[0056]步驟B:建立測試平面并校準接收機同步；測試標準件，接收機對標準件的PIM脈沖進行非相干相關檢測，其拷貝相關信號為和PIM同頻率、初始相位為零、相位連續(xù)、脈寬相同的跳頻參考信號；此時檢測標準件產(chǎn)生PIM信號的時刻為Atl，那么令Atl為系統(tǒng)參考平面。在接收機同步不變的條件下，假設測得電纜網(wǎng)絡中PIM異常點出現(xiàn)的時刻是At2，那么0.5* ( Λ t2- Atl),即為異常點相對于測試端口的電長度。
[0057]本發(fā)明使用同步過的一路單頻信號源、一路跳頻信號源合成雙音測試脈沖，加載于被測件激勵無源互調(diào)干擾，無源互調(diào)干擾的頻率應為激勵雙音信號對應的頻率，因此固定階無源互調(diào)干擾應為一段跳頻脈沖。本發(fā)明使用經(jīng)過同步校準過的矢量接收機進行接收，采用非相干相關檢測法檢測脈沖到達時刻的相關峰，從而完成電長度定位，計算其物理長度。
[0058]本發(fā)明優(yōu)點是定位距離分辨率高，同時由于采用了脈沖體制，系統(tǒng)的供電方式、體積均可得到改善。
[0059]應當理解的是，對本領域普通技術人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進或變換，而所有這些改進和變換都應屬于本發(fā)明所附權利要求的保護范圍。
【權利要求】
1.一種線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1:提供單頻脈沖信號源、本振信號源及跳頻脈沖信號源；所述單頻脈沖信號源產(chǎn)生單頻脈沖信號，所述單頻脈沖信號為固定頻率信號，頻率和被測電纜網(wǎng)絡的測試頻率有關，信號表達為Si ;所述本振源信號源產(chǎn)生本振源信號，所述本振源信號為固定頻率信號，信號表達為L0，頻率和被測件產(chǎn)生的待測無源互調(diào)信號有關，其頻率差值為接收機中頻；所述跳頻脈沖信號源產(chǎn)生跳頻信號，信號表達為s2，頻率為[Π，f2, fn]，頻率由測試掃描頻率確定； 步驟2:單頻脈沖信號和跳頻信號經(jīng)過放大后合路形成編碼的大功率雙音信號，雙音信號由雙工器的Tx通道加載至被測電纜網(wǎng)絡，被測電纜網(wǎng)絡中的異常器件在雙音信號的激勵下產(chǎn)生無源互調(diào)干擾信號，無源互調(diào)干擾信號向兩個方向傳播；前向無源互調(diào)干擾信號和雙音信號由負載吸收，而反向無源互調(diào)干擾信號，經(jīng)過雙工器的Rx通道由接收機接收，完成無源互調(diào)干擾信號的激勵、與雙音信號的分離、濾波和接收； 步驟3:將無源互調(diào)干擾信號下變頻，由AD采樣，進行非相干相關檢測，判斷當反射無源互調(diào)干擾信號到達時刻；非相干相關檢測為接收機接收到的信號經(jīng)過N路濾波，分別和拷貝相關信號的N路濾波信號進行檢波，檢波的結果經(jīng)過相應延時后求和，進行信號到達相對于拷貝相關信號的傳播時間。
2.如權利要求1所述的線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法，其特征在于，所述步驟I中，所述單頻脈沖信號源、所述本振源信號源及所述跳頻脈沖信號源輸入信號由頻率參考提供，且均分別設置有小數(shù)分頻單元及倍頻單元。
3.如權利要求1所述的線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法，其特征在于，所述步驟2中，傳播時間為編碼的雙音信號傳播至異常點，異常點產(chǎn)生的PIM信號傳播至接收機的電長度。
4.如權利要求1所述的線性跳頻非相干檢測的無源互調(diào)異常點定位方法，其特征在于，所述電長度的計算方法包括以下步驟: 步驟A:對儀器進行校準，將一標準件接入儀器被測端口，另一端接入低互調(diào)負載；對跳頻信號源、單頻脈沖源同步芯片校準；令脈沖跳頻信號源只發(fā)射單頻信號，頻率為Π ;單頻脈沖信號源發(fā)射單頻信號，頻率為f2，那么標準件激勵的3階PIM信號頻率為2fl-f2 ;固定一路脈沖同步時延不動，給出另一脈沖同步時延的校準范圍A-B;按照同步時延的校準范圍依次發(fā)射雙音信號測試標準件，接收機接收PIM信號進行時頻分析，當PIM時頻長度最長時對應的時延時刻認為脈沖同步成功； 步驟B:建立測試平面并校準接收機同步；測試標準件，接收機對標準件的PIM脈沖進行非相干相關檢測，其拷貝相關信號為和PIM同頻率、初始相位為零、相位連續(xù)、脈寬相同的跳頻參考信號；此時檢測標準件產(chǎn)生PIM信號的時刻為Atl，那么令Atl為系統(tǒng)參考平面。在接收機同步不變的條件下，假設測得電纜網(wǎng)絡中PIM異常點出現(xiàn)的時刻是At2，那么0.5*(At2_Atl)，即為異常點相對于測試端口的電長度。
【文檔編號】G01R31/08GK104360234SQ201410662639
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年11月4日 優(yōu)先權日:2014年11月4日
【發(fā)明者】楊保國, 年夫順, 王尊峰, 梁勝利 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所