專利名稱：基于迭加窗抑制算法的時頻門處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體而言涉及一種基于迭加窗抑制算法的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀時頻門技術(shù)。
背景技術(shù)：
矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀在測試網(wǎng)絡(luò)的反射或傳輸參數(shù)時，由于多徑效應(yīng)，其所測幅頻特性是多個傳輸路徑幅頻特性的迭加。為了測量所期望的一個或幾個傳輸路徑幅頻特性，針對不同傳輸路徑信號到達(dá)時間不同的特點(diǎn)，采用時域門可抑制不期望的傳輸路徑的信號， 從而得到準(zhǔn)確的測量結(jié)果。如

圖1-1，示出了多徑模型簡示圖。其中輸出端口的信號是5條傳輸路徑信號疊加后的合成信號，輸出端口所測得的幅頻特性是這5條傳輸路徑疊加后的幅頻特性，圖1-2示出了輸出端口合成信號的幅頻特性。為了測量傳輸路徑5的幅頻特性，可采用加時域門的辦法從合成信號中選出傳輸路徑5的信號，然后進(jìn)行時頻轉(zhuǎn)換，從而得到傳輸路徑5的幅頻特性。圖1-3示出了輸出信號波形與時域門的示意圖。圖1-3中虛線部分代表時域門，利用時域門門內(nèi)數(shù)值為1而門外數(shù)值為0的特性，抑制門外的1、2、3、4這4條傳輸路徑的信號，保留門內(nèi)傳輸路徑5的信號；從而選出傳輸路徑5的信號，方便傳輸路徑5的幅頻特性的測量。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀是頻域測試儀器，其測量結(jié)果為頻域數(shù)據(jù)， 通過傅里葉變換可將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到時域，再加時域門抑制不期望傳輸路徑的信號后，通過反傅里葉變換再轉(zhuǎn)換回頻域。時域門本質(zhì)上是時域數(shù)據(jù)的相乘，時域相乘等于頻域卷積。由于時域門對數(shù)據(jù)的截斷，使重新變換到頻域出現(xiàn)紋波起伏的現(xiàn)象，這被稱為吉布斯(Gibbs)現(xiàn)象。目前，時域門廣泛使用的方案是窗函數(shù)法，通過加時域門來抑制吉布斯現(xiàn)象。窗函數(shù)的主瓣寬度影響時域信號分辨率，旁瓣電平?jīng)Q定吉布斯現(xiàn)象的大小。理想的窗函數(shù)希望其主瓣無限窄，旁瓣無限低，但目前可實現(xiàn)的窗函數(shù)主瓣寬度、旁瓣電平是一對矛盾，無法同時滿足主瓣寬度窄和旁瓣電平低的要求。當(dāng)前，在工程實現(xiàn)中只能提供多種窗函數(shù)，根據(jù)不同應(yīng)用場合對時域的時間分辨率和頻域的紋波抑制要求來折衷選擇?，F(xiàn)有的時域門技術(shù)存在以下缺陷1)在窗函數(shù)法中，窗的主瓣寬度、旁瓣電平是一對矛盾，無法同時滿足主瓣寬度窄和旁瓣電平低的要求，在工程實現(xiàn)中往往只能根據(jù)不同的要求選擇不同的窗函數(shù)，或者犧牲旁瓣電平來減小主瓣寬度，或者增加主瓣寬度以換取對旁瓣電平的抑制，二者無法兼顧。2)時域門的實現(xiàn)同時涉及到數(shù)據(jù)從頻域到時域的變換和時域到頻域的變換，這些變換都需進(jìn)行數(shù)據(jù)翻轉(zhuǎn)和延拓，現(xiàn)有的窗函數(shù)法運(yùn)算數(shù)據(jù)量大，占用的存儲空間大，運(yùn)算速度慢，在一些存儲資源和運(yùn)算性能有限的設(shè)備中難以實現(xiàn)。3)由于矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測量域為頻域，加時域門需要現(xiàn)將頻域數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到時域， 在時域加門后再轉(zhuǎn)換回頻域。由于加時域門所帶來的數(shù)據(jù)截斷效應(yīng)，使得時頻轉(zhuǎn)換過程存在吉布斯現(xiàn)象，影響轉(zhuǎn)換后頻域數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。因此，如何削弱數(shù)據(jù)截斷效應(yīng)，提高轉(zhuǎn)換后頻域數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度，已經(jīng)成為業(yè)界亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)問題的缺陷，提出一種新的時域門技術(shù)，消除時頻轉(zhuǎn)換過程中的吉布斯現(xiàn)象，提高轉(zhuǎn)換后頻域數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。本發(fā)明的分窗迭加技術(shù)，其特征在于利用小窗的時窗寬度較之大窗要小的特征， 更好地抑制篩選脈沖信號的噪聲、凈化脈沖信號，同時減小了運(yùn)算數(shù)據(jù)量?；诘哟耙种扑惴ǖ臅r頻門處理方法，其特征在于將多徑輸出端的頻域數(shù)據(jù)經(jīng)過時頻逆變換，然后功分成多路等幅同相、頻率成分相同的時域數(shù)據(jù)；采用相應(yīng)的小時寬矩形窗對各路時域數(shù)據(jù)進(jìn)行時域相乘，抑制非期望路徑的傳輸信號；再與和小時寬矩形窗等寬的銳化凱塞窗時域相乘，進(jìn)行二次抑制；將二次抑制后的時域數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻轉(zhuǎn)換得到頻域數(shù)據(jù)；將各路小窗和銳化凱塞窗抑制后時頻轉(zhuǎn)換的頻域數(shù)據(jù)相加，得到最終的頻域數(shù)據(jù)?；诮M合窗抑制算法的時頻門處理方法，與基于迭加窗抑制算法的原理相同，區(qū)別在于實施的順序有所不同，其特征在于將多徑輸出端的頻域數(shù)據(jù)經(jīng)過時頻逆變換，然后功分成多路等幅同相、頻率成分相同的時域數(shù)據(jù)；將各路小時寬矩形窗與和小時寬矩形窗同時寬的銳化凱塞窗時域相乘得到相應(yīng)的組合窗；將時頻逆變換后的各路時域數(shù)據(jù)與相應(yīng)的組合窗時域相乘，利用組合窗抑制非期望傳輸路徑的傳輸信號；將組合窗抑制后的時域數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻轉(zhuǎn)換得到頻域數(shù)據(jù)；將各路頻域數(shù)據(jù)相加，得到最終的頻域數(shù)據(jù)。其中，各路小時寬矩形窗的時寬相等。相鄰小窗之間存在一定程度的區(qū)間重疊，假設(shè)矩形窗的時寬為W，小窗的時寬為w，則小窗區(qū)間重疊Sw與小窗個數(shù)N的關(guān)系
W' w
徹=# 1，其中… N-\
、「■!為不小于χ的最小整數(shù)；重疊區(qū)間不超過0. 5w,小窗個數(shù)
N的取值范圍為
權(quán)利要求
1.一種基于迭加窗抑制算法的時頻門處理方法，其特征在于將多徑輸出端的頻域數(shù)據(jù)經(jīng)過時頻逆變換，然后功分成多路等幅同相、頻率成分相同的時域數(shù)據(jù)；采用相應(yīng)的小時寬矩形窗對各路時域數(shù)據(jù)進(jìn)行時域相乘，抑制非期望路徑的傳輸信號；再與和小時寬矩形窗同時寬的銳化凱塞窗(Kaiser)時域相乘，進(jìn)行二次抑制； 將二次抑制后的時域數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻轉(zhuǎn)換得到頻域數(shù)據(jù)；將各路小窗和銳化凱塞窗抑制后時頻轉(zhuǎn)換的頻域數(shù)據(jù)相加，得到最終的頻域數(shù)據(jù)。
2.一種基于組合窗抑制算法的時頻門處理方法，其特征在于將多徑輸出端的頻域數(shù)據(jù)經(jīng)過時頻逆變換，然后功分成多路等幅同相、頻率成分相同的時域數(shù)據(jù)；將各路小時寬矩形窗與和小時寬矩形窗同時寬的銳化凱塞窗時域相乘得到相應(yīng)的組合窗；將時頻逆變換后的各路時域數(shù)據(jù)與相應(yīng)的組合窗時域相乘，利用組合窗抑制非期望傳輸路徑的傳輸信號；將組合窗抑制后的時域數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻轉(zhuǎn)換得到頻域數(shù)據(jù)； 將各路徑的頻域數(shù)據(jù)相加，得到最終的頻域數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的處理方法，其中 各路小時寬矩形窗的時寬相等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的處理方法，其中相鄰小窗之間存在一定程度的區(qū)間重疊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的處理方法，其中假設(shè)矩形窗的時寬為W，小窗的時寬為w，則小窗區(qū)間重疊Sw與小窗個數(shù)N的關(guān)系 Sw=N*w-W，其中工]為不小于χ的最小整數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的處理方法，其中 重疊區(qū)間不超過0.5w，小窗個數(shù)N的取值范圍為一 SN么——1，其中i i為不超 過χ的最大整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的處理方法，其中小窗的時寬w和個數(shù)N可以根據(jù)轉(zhuǎn)換后頻域數(shù)據(jù)的效果適時進(jìn)行調(diào)整。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的處理方法，其特征在于對凱塞窗進(jìn)行銳化，窄化了過渡帶，更好地集中頻寬內(nèi)的能量，抑制旁瓣的影響。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的處理方法，其特征在于利用銳化后的凱塞窗與分割出來的小窗結(jié)合組成的組合窗濾除間斷點(diǎn)或邊界點(diǎn)的高頻超量，更好地消除由時域門吉布斯效應(yīng)引起的頻域數(shù)據(jù)起伏現(xiàn)象。
10.一種基于迭加窗抑制算法的時頻門處理方法，其特征在于將用作時域門的矩形窗的寬度局部化，即將矩形窗分解成多個小窗，這些小窗的時寬的累加不小于大窗的寬度；利用小窗來選擇所需的傳輸路徑的傳輸信號，對各小窗選擇的傳輸路徑的傳輸信號的數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻域轉(zhuǎn)換；將各小窗所選擇的傳輸路徑的傳輸信號數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換結(jié)果相加，得到迭加窗所選擇的傳輸路徑的傳輸信號數(shù)據(jù)的時頻域轉(zhuǎn)換結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于迭加窗抑制算法的時頻門處理方法，包括以下步驟將用作時域門的矩形窗的寬度局部化，即將矩形窗分解成多個小窗，這些小窗的時寬的累加不小于大窗的寬度；利用小窗來選擇所需的傳輸路徑的傳輸信號，對各小窗選擇的傳輸路徑的傳輸信號的數(shù)據(jù)進(jìn)行時頻域轉(zhuǎn)換；將各小窗所選擇的傳輸路徑的傳輸信號數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換結(jié)果相加，得到迭加窗所選擇的傳輸路徑的傳輸信號數(shù)據(jù)的時頻域轉(zhuǎn)換結(jié)果。本發(fā)明采用小窗迭加的算法，有效兼顧了主瓣寬度窄和旁瓣電平低的要求，同時翻轉(zhuǎn)和延拓的數(shù)據(jù)量低，降低了對硬件資源的要求，擴(kuò)展了應(yīng)用范圍。
文檔編號H04L25/03GK102497340SQ201110456429
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者朱偉, 肖唐良, 韓曉東 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第四十一研究所