fsk信號檢測的高分辨率實(shí)現(xiàn)方法

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1、第"+卷第’期華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)XJN0"+9J0’&###年:月IJKGLMNJOPMQHRSDLMIDMJHJLTULDVFGQDHW3FY0&###文章編號!"##$%#$&’(&###)#’%##*+%#$,-.信號檢測的高分辨率實(shí)現(xiàn)方法邢曉異"/仲新莉&("0華東交通大學(xué)電氣信息工程學(xué)院/江西南昌’’##"’1&0合肥農(nóng)業(yè)機(jī)械化學(xué)校/安徽合肥’&####)摘要!對234移頻信號的采樣效率和頻率分辨率進(jìn)行了深入研究/提出了基于欠采樣率56轉(zhuǎn)換的移頻自動閉塞信號高分辨率檢測方法/并給出了系統(tǒng)檢測裝置的實(shí)現(xiàn)電路/同時分析了系統(tǒng)的實(shí)時性7關(guān)

2、鍵詞!234移頻信號1欠采樣1頻率分辨率1實(shí)時性中圖分類號!89:"";<文獻(xiàn)標(biāo)識碼!5=引言在移頻自動閉塞系統(tǒng)中/234移頻信號能量主要集中在以載頻為中心的有限頻率范圍內(nèi)/">種低頻信息頻率低(&

3、或者盡量降低56轉(zhuǎn)換器的采樣速率7然而/增加228長度就需要較大的數(shù)據(jù)存儲量/同時/228變換時間按對數(shù)規(guī)律增長/故嚴(yán)重影響到頻譜分析過程的實(shí)時性1另一方面/降低56轉(zhuǎn)換速率/將會影響到56采樣信號的真實(shí)性/從而會嚴(yán)重影響到移頻自動閉塞系統(tǒng)的可靠性/甚至?xí)斐蓢?yán)重行車事故7在一般情況上/解決上述問題是比較困難的/但由于234移頻信號具有非常明顯的窄帶信號特征/因而/提高移頻信號檢測的頻率分辨率是完全可行的7一般來說/提高234信號檢測的頻率分辨率主要是采用欠采樣技術(shù)B"/&C來相應(yīng)地降低B’/*C技術(shù)來減少228長度或存儲56采樣速率/以及

4、采用正交?DEFGH采樣方法和數(shù)據(jù)內(nèi)插等數(shù)據(jù)量7事實(shí)上/欠采樣技術(shù)就是在降低56轉(zhuǎn)換速率的同時/保證采樣信號的真實(shí)性/從而達(dá)到改善信號頻率分辨率的目的1而正交?DEFGH采樣方法的目的是為了實(shí)現(xiàn)單邊帶信號采樣/從而減少信號采樣的數(shù)據(jù)量/但該方法在低采樣速率時的鏡頻抑制比較低/往往只應(yīng)用于中頻信號的直接數(shù)據(jù)采樣B*/$C7本文將在研究234信號的基礎(chǔ)上/提出一種欠采樣率下的高分辨率檢測方法/即有效降低56轉(zhuǎn)換速率/同時在228長度不變的情況下/能改善移頻信號檢測的精度和頻率分辨率7收稿日期!&###%#*%&:1修訂日期!&###%#<%#>

5、萬方數(shù)據(jù)作者簡介!邢曉異(":$<)/女/吉林敦化人/華東交通大學(xué)工程師7Th華東交通大學(xué)學(xué)報(bào)/:::年!"#$信號的描述形式假設(shè)%&’信號可用周期信號()*+表示,則描述%&’信號的一般數(shù)學(xué)形式為-.,/0()*+12345-/67)*+89)*+0,:;*<=).+式中>7)*+為鍵控頻率?=為控鍵信號的周期?9)*+為瞬時相位@根據(jù)%&’信號的定義,鍵控頻率7)*+的瞬時表達(dá)式為F=7:8A717B?:;*7為%&’信號的中心載頻?7和7分別為%&’信號的上下偏頻頻率?A7為

6、信號頻偏,:BD它與移頻器的靈敏度和鍵控信號的幅值成正比@由式).+H)/+知,瞬時%&’信號中實(shí)際上是/個邊頻頻率7和7的正弦信號@BD由于%&’信號具有周期性,故可展開為付里葉級數(shù)@不失一般性,假設(shè)瞬時相位9)*+是連續(xù)的,并令其為:,則有-I0F345)J6N/+L//?M1OCP,C.,.,P,QO/J2JCM()*+1K345)/67:*8/6M7.*+E)P+6M1CL5RS)J6N/+//?M1OCT,C/,:,/,TOGJCM式中>J和M分別表示移頻指數(shù)和相對于中心載頻的譜線位置@根據(jù)式)P+可以看出,%&’信號中包含有中心

7、載頻7和鍵控信號頻率7及其各次諧波頻:.率@所以,對%&’信號進(jìn)行付里葉變換,就能夠檢測出所需要的中心載頻和低頻信息@U欠采樣技術(shù)原理根據(jù)上述%&’信號的描述形式知道,移頻自動閉塞信號實(shí)際上是以載頻7為中心,兩邊:對稱分布有低頻信號7及其各次諧波的帶通信號@如圖.所示@.圖.中,假設(shè)帶通信號的上限頻率為7下限頻率為7其J,V,頻帶為W1)7代XC7V+N/?Y)Z[+表信號譜線值@通常7遠(yuǎn)大于WV-/0)即窄帶信號+,可表示為7V1)/W+8])/W+)T+式中>是取7的整數(shù)?]取VN/W7VN/W的小數(shù)@圖.%&’信號的窄帶頻譜信號分

8、布形式根據(jù)^_‘a(chǎn)R5b采樣定理,當(dāng)cd采樣頻萬方數(shù)據(jù)率7(以小于連續(xù)信號中最高頻率7efg倍時,采樣信號的周期頻率譜將相互重疊,從而造成采樣信號頻率與原信號頻率不同,即頻譜畸變