[發(fā)明專(zhuān)利]基于超外差式隨機(jī)共振檢測(cè)系統(tǒng)的裝置及檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210589481.5
• 申請(qǐng)日: 2012-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103067107A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊澤坤;石碩;楊明川;顧學(xué)邁;許恩瑋;劉元芳;季錦杰;郭騰虎
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04B17/00
• 分類(lèi)號(hào): H04B17/00;H04B1/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張宏威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種隨機(jī)共振檢測(cè)的裝置及方法，屬于信號(hào)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，信號(hào)檢測(cè)技術(shù)在許多領(lǐng)域都有著十分廣泛的應(yīng)用，如生物醫(yī)學(xué)、電化學(xué)、科學(xué)研究等等。盡管人們?cè)谘芯课⑷跣盘?hào)檢測(cè)中，發(fā)展了一整套抑制噪聲的理論和方法，如數(shù)字鎖相技術(shù)、Boxcar積分器和相干檢測(cè)技術(shù)等，在弱信號(hào)檢測(cè)中起到了相當(dāng)大的作用，但在抑制噪聲的同時(shí)，被測(cè)信號(hào)也受到抑制或損失。另外，這些方法大多是在線(xiàn)性系統(tǒng)的框架內(nèi)進(jìn)行，如窄帶化與相干檢測(cè)技術(shù)、時(shí)域信號(hào)的平均技術(shù)、離散信號(hào)的技術(shù)統(tǒng)計(jì)等。因此需要考慮如下幾個(gè)問(wèn)題：1系統(tǒng)本身是產(chǎn)生噪聲的源。在整個(gè)信息處理過(guò)程鏈中，涉及的系統(tǒng)越多，產(chǎn)生額外噪聲的概率也越多。2系統(tǒng)本身不存在信噪比增加功能。相反，隨著輸入噪聲的增加，系統(tǒng)輸出信噪比會(huì)不斷地下降。因此找到一種能夠從噪聲中提取有效信號(hào)的弱信號(hào)檢測(cè)方法是當(dāng)今社會(huì)面臨的一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。

隨機(jī)共振理論的提出，為微弱信號(hào)的檢測(cè)開(kāi)創(chuàng)了新的思路。隨機(jī)共振理論表明，強(qiáng)噪聲背景下的微弱信號(hào)通過(guò)一個(gè)非線(xiàn)性系統(tǒng)時(shí)，若系統(tǒng)的非線(xiàn)性、信號(hào)與噪聲達(dá)到某種匹配，背景噪聲會(huì)增強(qiáng)微弱信號(hào)的輸出，提高輸出信噪比，但是隨機(jī)共振系統(tǒng)對(duì)輸入信號(hào)頻率的局限性使得高頻信號(hào)檢測(cè)受到阻礙，只適用于低頻（f₀＜＜1Hz），對(duì)10⁸量級(jí)頻率的信號(hào)也無(wú)法通過(guò)隨機(jī)共振系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為了解決（1）現(xiàn)有隨機(jī)共振系統(tǒng)不適用于f₀>1的頻率信號(hào)；（2）10⁸量級(jí)頻率的信號(hào)無(wú)法通過(guò)隨機(jī)共振系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)的兩個(gè)問(wèn)題，從而提供一種基于超外差式隨機(jī)共振檢測(cè)裝置及方法。

基于超外差式隨機(jī)共振檢測(cè)系統(tǒng)的裝置，它包括混頻器、放大器、濾波器、A/D轉(zhuǎn)換器、隨機(jī)共振系統(tǒng)和本振信號(hào)處理器；

外部待測(cè)信號(hào)與所述混頻器的待測(cè)信號(hào)輸入端相連，本振信號(hào)處理器的載波信號(hào)輸出端與混頻器的載波信號(hào)輸入端相連；所述混頻器的混頻信號(hào)輸出端與放大器的混頻信號(hào)輸入端相連，放大器的混頻信號(hào)輸出端與濾波器的混頻信號(hào)輸入端相連，濾波器的降頻信號(hào)輸出端與A/D轉(zhuǎn)換器的降頻信號(hào)輸入端相連，A/D轉(zhuǎn)換器的降頻數(shù)據(jù)輸出端與引入積分補(bǔ)償?shù)碾p穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振系統(tǒng)的降頻數(shù)據(jù)輸入端相連，引入積分補(bǔ)償?shù)碾p穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振系統(tǒng)的峰譜數(shù)據(jù)輸出端與外部數(shù)據(jù)處理器的峰譜數(shù)據(jù)輸入端相連；

所述引入積分補(bǔ)償?shù)碾p穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振系統(tǒng)包括雙穩(wěn)態(tài)隨機(jī)共振系統(tǒng)和補(bǔ)償系數(shù)模塊，所述補(bǔ)償系數(shù)模塊的補(bǔ)償系數(shù)輸出端與隨機(jī)共振系統(tǒng)的補(bǔ)償系數(shù)輸入端相連。

基于超外差式隨機(jī)共振檢測(cè)系統(tǒng)的裝置的方法，它包括如下步驟：

步驟一：將待測(cè)信號(hào)s(t)+n(t)輸入混頻器；

所述待測(cè)信號(hào)s(t)+n(t)為混有高斯白噪聲的的原信號(hào)；原信號(hào)為s(t)=Acos(2πf₀t)，高斯白噪聲為n(t)；所述待測(cè)信號(hào)頻率的范圍為1Hz~9×10⁸Hz；

步驟二：本振信號(hào)處理器從本振信號(hào)處理器產(chǎn)生的載波信號(hào)v_c(t)的頻率下限開(kāi)始抽取載波信號(hào)v_c(t)，抽取的頻率間隔為Δf，且Δf為非零任意值；獲得數(shù)個(gè)抽取的載波信號(hào)v_c(t)；

將每個(gè)抽取的載波信號(hào)v_c(t)與步驟一所述的待測(cè)信號(hào)s(t)+n(t)同時(shí)輸入混頻器，待測(cè)信號(hào)s(t)+n(t)輸入混頻器的初始時(shí)刻為t=0；

所述本振信號(hào)處理器產(chǎn)生的載波信號(hào)v_c(t)為v_c(t)=cos(2πf_ct)，且載波信號(hào)v_c(t)的頻率范圍與待測(cè)信號(hào)s(t)+n(t)的頻率范圍相同；

步驟三；將步驟二所述的抽取的數(shù)個(gè)載波信號(hào)v_c(t)分別與待測(cè)信號(hào)s(t)+n(t)進(jìn)行混頻，獲得數(shù)個(gè)混頻信號(hào)；所述進(jìn)行混頻的待測(cè)信號(hào)s(t)+n(t)為0.1秒時(shí)間周期的待測(cè)信號(hào)s(t)+n(t)；