CN112904378B - 提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的方法、装置及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的方法、装置及***，包括：步骤a，获取天线接收到的空间信号，并将空间信号转换为对应的频域信号；步骤b，对频域信号进行抗干扰处理，得到对应的处理信号；步骤c，检测处理信号中所有频点的幅度差异并分析有效带宽范围内各个频点的加权系数；步骤d，根据加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号；步骤e，将加权信号转换为对应的时域信号，平稳时域信号的信号幅度后转换为模拟信号并经上变频处理后输出。通过上述方法，可以确保每个频点的幅度保持一致，提升了抗干扰输出的带内平坦度。

Description

提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的方法、装置及***
技术领域
本发明涉及信号处理技术领域，具体而言，涉及一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的方法、装置及***。
背景技术
目前，随着北斗卫星导航***布局全球化，其应用范围也越来越广泛，对于敌方的恶意干扰的加强，其配套的抗干扰天线指标要求也随之提高。抗干扰实现方式有很多种，不管是时域滤波、频域滤波及空域滤波，亦或空时自适应滤波还是空频自适应滤波，以及它们之间的组合滤波，都需将天线接收的射频信号变换到中频，然后转换成数字信号，经数字信号处理后，通过DAC再转换到模拟中频，经上变频后变回射频信号。但是，在一系列的变换中，不管是在模拟域还是在数字域，都有许多滤波器的存在。对于模拟滤波器，随着器件小型化要求的不断提高，必然造成微波谐振器无载Q值的显著下降，带内平坦度恶化；对于数字滤波器，受限于电路规模，在滤波器阶数确定的情况下，为了兼顾带外抑制比及其他参数，带内平坦度亦有波动。所以亟需提供一种方案以提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的方法、装置及***，用以实现提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的技术效果。
第一方面，本发明提供了一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的方法，包括：
步骤a，获取天线接收到的空间信号，并将所述空间信号转换为对应的频域信号；
步骤b，对所述频域信号进行抗干扰处理，得到对应的处理信号；
步骤c，检测所述处理信号中所有频点的幅度差异并分析有效带宽范围内各个频点的加权系数；
步骤d，根据所述加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号；
步骤e，将所述加权信号转换为对应的时域信号，平稳所述时域信号的信号幅度后转换为模拟信号并经上变频滤波处理后输出。
进一步地，所述步骤c包括：
将所述处理信号以每一帧为单位存储在第一RAM中，分析每一帧信号中所有频点与第一RAM中第一地址的第一对应关系；
根据所述有效带宽范围分析每一帧信号中各个频点与参考频点的加权系数；
将所述加权系数存储在第二RAM中，并计算各个频点与第二RAM中第二地址的第二对应关系；
根据所述第一对应关系和所述第二对应关系映射出所述第一地址与所述第二地址的第三对应关系。
进一步地，根据所述有效带宽范围分析每一帧信号中各个频点与参考频点的加权系数的步骤包括：
根据公式wAi＝Aref/Ai，(i＝1,2，...，N)计算得到每一帧信号所有频点的幅度误差；式中，wAi表示幅度误差，Aref表示参考频点，Ai表示每一帧信号中各个频点；
根据采样率fs、每一帧信号的频点数N、模拟中频中心频点f0及有用信号带宽B计算有用信号带宽范围；
根据所述有用信号带宽范围获取带内信号的幅度误差，得到最终的加权系数。
进一步地，所述步骤d包括：从所述第一RAM中依次获取所述处理信号，同时根据所述第三对应关系依次从所述第二RAM中获取对应的加权系数；根据所述加权系数对所述处理信号进行幅度加权处理，得到加权信号。
第二方面，本发明提供了一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的装置，包括信号接收模块、抗干扰处理模块、幅度均衡模块和信号输出模块；所述信号接收模块用于获取天线接收到的空间信号，并将所述空间信号转换为对应的频域信号；所述抗干扰处理模块用于对所述频域信号进行抗干扰处理，得到对应的处理信号；所述幅度均衡模块用于检测所述处理信号中所有频点的幅度差异并计算有效带宽范围内各个频点的加权系数；并根据所述加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号；所述信号输出模块用于将所述加权信号转换为对应的时域信号，平稳所述时域信号的信号幅度后转换为模拟信号并经上变频处理后输出。
进一步地，所述信号接收模块包括天线；与所述天线连接的射频通道；与所述射频通道连接的模数转换器；以及与所述模数转换器连接的FFT变换电路。
进一步地，所述信号输出模块包括与所述幅度均衡模块的输出端连接的IFFT变换电路；与所述IFFT变换电路连接的AGC电路；与所述AGC电路连接的数模转换器；以及与所述数模转换器连接的上变频滤波电路。
进一步地，所述幅度均衡模块包括处理器；与所述处理器连接的第一RAM；以及与所述处理器连接的第二RAM；所述处理器包括加权系数分析单元和信号加权处理单元；所述第一RAM用于存储处理信号；所述加权系数分析单元用于检测所述处理信号中所有频点的幅度差异，计算有效带宽范围内各个频点的加权系数并存储在所述第二RAM中；所述信号加权处理单元用于根据所述加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号。
第三方面，本发明提供了一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的***，包括上述的提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的装置以及与该装置连接的终端设备。
本发明能够实现的有益效果是：本发明通过抗干扰处理电路与IFFT变换电路之间设置的幅度均衡模块检测带内不同频点信号的幅度误差，然后计算出每个频点的加权系数，并对有效带宽范围内的每个频点幅度进行自适应加权，确保每个频点的幅度保持一致，以提升最终抗干扰输出的带内平坦度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的方法流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的装置拓扑结构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种幅度均衡模块的信号流程示意图。
图标：100-信号接收模块；110-天线；120-射频通道；130-模数转换器；140-FFT变换电路；200-抗干扰处理模块；300-幅度均衡模块；310-处理器；311-信号加权处理单元；312-加权系数分析单元；320-第一RAM；330-第二RAM；400-信号输出模块；410-IFFT变换电路；420-AGC电路；430-数模转换器；440-上变频滤波电路。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行描述。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参看图1，图1为本发明实施例提供的一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的方法流程示意图。
经申请人研究发现，不管是在模拟域还是在数字域，都有许多滤波器的存在。对于模拟滤波器，随着器件小型化要求的不断提高，必然造成微波谐振器无载Q值的显著下降，带内平坦度恶化；对于数字滤波器，受限于电路规模，在滤波器阶数确定的情况下，为了兼顾带外抑制比及其他参数，带内平坦度亦有波动。所以本申请提供了一种方法以提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度，其具体步骤如下所述。
步骤a，获取天线接收到的空间信号，并将所述空间信号转换为对应的频域信号。
在一种实施方式中，天线接收到的空间信号通过射频通道进行下变频、滤波及放大处理后，通过模数转换器转换为数字信号，然后该数字信号通过FFT变换电路转换为频域信号。
步骤b，对所述频域信号进行抗干扰处理，得到对应的处理信号。
步骤c，检测所述处理信号中所有频点的幅度差异并分析有效带宽范围内各个频点的加权系数。
在一种实施方式中，幅度均衡模块可以先将处理信号以每一帧为单位存储在第一RAM中，分析每一帧信号中所有频点与第一RAM中第一地址的第一对应关系；同时根据有效带宽范围分析每一帧信号中各个频点与参考频点的加权系数；将加权系数存储在第二RAM中，并计算各个频点与第二RAM中第二地址的第二对应关系；根据第一对应关系和第二对应关系映射出第一地址与第二地址的第三对应关系。
示例性地，根据有效带宽范围分析每一帧信号中各个频点与参考频点的加权系数的步骤包括：
根据公式wAi＝Aref/Ai，(i＝1,2，...，N)计算得到每一帧信号所有频点的幅度误差；式中，wAi表示幅度误差，Aref表示参考频点，Ai表示每一帧信号中各个频点；
根据采样率fs、每一帧信号的频点数N、模拟中频中心频点f0及有用信号带宽B计算有用信号带宽范围；
根据有用信号带宽范围获取带内信号的幅度误差，得到最终的加权系数。
具体地，在获取到每一帧信号所有频点的幅度误差后，就可以根据有用信号带宽范围将带外信号的加权系数置零，只保留带内信号的幅度误差，并将该幅度误差作为带内信号各个频点的加权系数，具体如下式所示：
式中，λL表示有效带宽范围的最小值，λH表示有效带宽范围的最大值。
步骤d，根据所述加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号。
在一种实施方式中，在获取加权信号时，可以从第一RAM中依次获取处理信号，同时根据第三对应关系依次从第二RAM中获取对应的加权系数；然后根据加权系数对处理信号进行幅度加权处理，得到加权信号。具体可表示为：(i＝1,2，...，N)。
步骤e，将所述加权信号转换为对应的时域信号，平稳所述时域信号的信号幅度后转换为模拟信号并经上变频滤波处理后输出。
在一种实施方式中，当获取到经过幅度加权处理后的加权信号后，就可以先通过IFFT变换电路将该加权信号从频域转换为对应的时域信号；其次，通过AGC电路平稳该时域信号的信号幅度；然后，通过数模转换器转换为模拟信号；最后，通过上变频器和滤波电路构成的上变频滤波电路进行输出。
请查看图2和图3，图2为本发明实施例提供的一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的装置拓扑结构示意图；图3为本发明实施例提供的一种幅度均衡模块的信号流程示意图。
在一种实施方式中，为了实现上述的方法，本发明实施例还提供了一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的装置，该装置包括信号接收模块100、抗干扰处理模块200、幅度均衡模块300和信号输出模块400；信号接收模块100用于获取天线接收到的空间信号，并将空间信号转换为对应的频域信号；抗干扰处理模块200用于对频域信号进行抗干扰处理，得到对应的处理信号；幅度均衡模块300用于检测处理信号中所有频点的幅度差异并计算有效带宽范围内各个频点的加权系数；并根据加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号；信号输出模块400用于将加权信号转换为对应的时域信号，平稳时域信号的信号幅度后转换为模拟信号并经上变频处理后输出。
在一种实施方式中，信号接收模块100包括天线110；与天线110连接的射频通道120；与射频通道120连接的模数转换器130；以及与模数转换器130连接的FFT变换电路140。
具体地，空间信号通过天线110接收后，首先在射频信道120中进行下变频、滤波及放大处理，通过模数转换器130将模拟信号转换为数字信号；然后通过FFT变换电路140将数字信号信号转换为频域信号。
在一种实施方式中，信号输出模块400包括与幅度均衡模块300的输出端连接的IFFT变换电路410；与IFFT变换电路410连接的AGC电路420；与AGC电路420连接的数模转换器430；以及与数模转换器430连接的上变频滤波电路440。
具体地，幅度均衡模块300输出的加权信号通过IFFT变换电路410变换为时域信号，然后经过AGC电路420稳定信号幅度后通过数模转换器430再次转化为模拟信号，该模拟信号通过上变频滤波电路440进行上变频变换和滤波后输出给后续的处理设备。
在一种实施方式中，幅度均衡模块300包括处理器310；与处理器310连接的第一RAM320；以及与处理器310连接的第二RAM330；处理器310包括加权系数分析单元312和信号加权处理单元311；具体地，幅度均衡模块300的信号流程如图3所示，第一RAM320用于以一帧为单位存储抗干扰处理后的处理信号；加权系数分析单元312用于计算该处理信号中所有频点的幅度误差，然后根据有效带宽范围产生各个频点的加权系数并存储在第二RAM330中。信号加权处理单元311用于根据设置的频率和上述的第一对应关系和第二对应关系对第一RAM320和第二RAM330进行地址控制，从第一RAM320中获取上述处理信号，同时从第二RAM330中获取该处理信号各个频点的加权系数；最后处理器310通过该加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号并输出至IFFT变换电路。
进一步地，本发明实施例还提供了一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的***，包括上述的提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的装置以及与该装置连接的终端设备。其中，终端设备可以选用服务器、PC端、笔记本电脑等。
综上所述，本发明实施例提供一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的方法、装置及***，包括：步骤a，获取天线接收到的空间信号，并将空间信号转换为对应的频域信号；步骤b，对频域信号进行抗干扰处理，得到对应的处理信号；步骤c，检测处理信号中所有频点的幅度差异并分析有效带宽范围内各个频点的加权系数；步骤d，根据加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号；步骤e，将加权信号转换为对应的时域信号，平稳时域信号的信号幅度后转换为模拟信号并经上变频处理后输出。通过检测带内不同频点信号的幅度误差，然后计算出每个频点的加权系数，并对有效带宽范围内的每个频点幅度进行自适应加权，确保每个频点的幅度保持一致，提升了抗干扰输出的带内平坦度。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的方法，其特征在于，包括：
步骤a，获取天线接收到的空间信号，并将所述空间信号转换为对应的频域信号；
步骤b，对所述频域信号进行抗干扰处理，得到对应的处理信号；
步骤c，检测所述处理信号中所有频点的幅度差异并分析有效带宽范围内各个频点的加权系数；
步骤d，根据所述加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号；
步骤e，将所述加权信号转换为对应的时域信号，平稳所述时域信号的信号幅度后转换为模拟信号并经上变频滤波处理后输出。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤c包括：
将所述处理信号以每一帧为单位存储在第一RAM中，分析每一帧信号中所有频点与第一RAM中第一地址的第一对应关系；
根据所述有效带宽范围分析每一帧信号中各个频点与参考频点的加权系数；
将所述加权系数存储在第二RAM中，并计算各个频点与第二RAM中第二地址的第二对应关系；
根据所述第一对应关系和所述第二对应关系映射出所述第一地址与所述第二地址的第三对应关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据所述有效带宽范围分析每一帧信号中各个频点与参考频点的加权系数的步骤包括：
根据公式wAi＝Aref/Ai，(i＝1,2，...，N)计算得到每一帧信号所有频点的幅度误差；式中，wAi表示幅度误差，Aref表示参考频点，Ai表示每一帧信号中各个频点；
根据采样率fs、每一帧信号的频点数N、模拟中频中心频点f0及有用信号带宽B计算有用信号带宽范围；
根据所述有用信号带宽范围获取带内信号的幅度误差，得到最终的加权系数。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤d包括：
从所述第一RAM中依次获取所述处理信号，同时根据所述第三对应关系依次从所述第二RAM中获取对应的加权系数；
根据所述加权系数对所述处理信号进行幅度加权处理，得到加权信号。
5.一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的装置，其特征在于，包括：信号接收模块、抗干扰处理模块、幅度均衡模块和信号输出模块；
所述信号接收模块用于获取天线接收到的空间信号，并将所述空间信号转换为对应的频域信号；
所述抗干扰处理模块用于对所述频域信号进行抗干扰处理，得到对应的处理信号；
所述幅度均衡模块用于检测所述处理信号中所有频点的幅度差异并计算有效带宽范围内各个频点的加权系数；并根据所述加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号；
所述信号输出模块用于将所述加权信号转换为对应的时域信号，平稳所述时域信号的信号幅度后转换为模拟信号并经上变频处理后输出。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信号接收模块包括天线；与所述天线连接的射频通道；与所述射频通道连接的模数转换器；以及与所述模数转换器连接的FFT变换电路。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述信号输出模块包括与所述幅度均衡模块的输出端连接的IFFT变换电路；与所述IFFT变换电路连接的AGC电路；与所述AGC电路连接的数模转换器；以及与所述数模转换器连接的上变频滤波电路。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述幅度均衡模块包括处理器；与所述处理器连接的第一RAM；以及与所述处理器连接的第二RAM；所述处理器包括加权系数分析单元和信号加权处理单元；所述第一RAM用于存储处理信号；所述加权系数分析单元用于检测所述处理信号中所有频点的幅度差异，计算有效带宽范围内各个频点的加权系数并存储在所述第二RAM中；所述信号加权处理单元用于根据所述加权系数对有效带宽范围内各个频点进行幅度加权处理，得到对应的加权信号。
9.一种提升北斗抗干扰天线输出带内平坦度的***，其特征在于，包括权利要求5-8任一项所述的装置以及与所述装置连接的终端设备。
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