[發明專利]一種用于調制寬帶轉換器的非理想濾波器的補償方法

有效

• 申請號: 201611119093.5
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106788334B
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 付寧;張京超;杜帥樂;喬立巖
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H03H17/02
• 分類號: H03H17/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 楊立超

一種用于調制寬帶轉換器的非理想濾波器的補償方法，涉及信號處理領域，具體涉及一種針對調制寬帶轉換器硬件系統的濾波器的補償方法。為了解決實際的低通濾波器與理想低通濾波器之間的非理想差異使得信號的理想重構難以實現的問題，本發明首先結合理想濾波器采樣頻率得到理想濾波器情況下每個通道的采樣點數，并根據非理想濾波器采樣頻率和采樣時長得到實際情況下每個通道的采樣點數；獲得非理想濾波器在支持集的頻點處的頻響特性，并確定物理硬件系統采樣數據需要補償的頻點位置，然后計算傅立葉補償系數并進行非理想濾波器的傅立葉系數補償，最后進行逆離散傅里葉變換得到補償后的數據。本發明適用于調制寬帶轉換器硬件系統的濾波器的補償。

技術領域

本發明涉及信號處理領域，具體涉及一種針對調制寬帶轉換器硬件系統的濾波器的補償方法。

背景技術

2004年由E.Candès、T.Tao等人提出的壓縮感知(Compressed Sensing,CS)或稱稱壓縮采樣(Compressive Sampling，CS)是一種全新的信號采集理論，它充分利用信號稀疏性或可壓縮性，對信號先進行壓縮再采樣，打破了傳統信號采集中先采樣后壓縮傳輸的觀念。CS理論指出，當信號具有稀疏性時，可以通過全局觀測的方式同時實現信號壓縮和采樣，只需要采集少量非自適應的線性觀測值就可以獲得信號的全部信息，所以采樣率遠低于奈奎斯特采樣率。

由CS理論發展出的多種壓縮采樣結構，如隨機解調系統、隨機調制預積分系統、調制寬帶轉換器(Modulated Wideband Converter，MWC)等。其中調制寬帶轉換器系統具有硬件實現可行性更好的特點，可以實現對頻域稀疏的多頻帶信號的壓縮采樣與重構，僅用商業器件解決了高頻信號的采樣硬件設備龐大昂貴問題。調制寬帶轉換器的結構如圖1所示，由多組結構相同的通道組成，每個通道主要由乘法器、低通濾波器、低速采樣模塊組成。

多頻帶信號進入系統后，同時與多路不同的偽隨機序列進行混頻，這個過程利用了通信理論中的頻譜擴展技術，混頻前端將信號頻譜搬移到基帶內進行處理，混頻后的信號經過一個理想低通濾波之后被低速ADC進行均勻采樣，理想低通濾波器的頻響特性如圖2所示，多路采樣數據經過重構后便可以得到原始信號的奈奎斯特采樣數據。

在調制寬帶轉換器的理論論述過程中，需要使用理想低通濾波器對調制后的模擬信號進行處理。而在實際應用中，理想低通濾波器很難通過現有硬件設備條件實現，人們往往使用高階巴特沃斯或切比雪夫濾波器進行代替。

實際的低通濾波器與理想低通濾波器相比，主要存在以下三點不足：

1)頻響函數H(f)在通帶不一定是平坦的，即有可能存在通帶波動與衰減；

2)H(f)不具備矩形頻響特性，即通帶與阻帶之間無法實現驟變；

3)阻帶的|H(f)|不是嚴格的0，即阻帶衰減不夠。

由于實際的低通濾波器存在以上的不足，所以此時對調制寬帶轉換器系統采樣進行頻域分析時，便不可忽略濾波器頻響函數H(f)帶來的影響，如果不消除這些影響系統便難以實現信號的理想重構。

發明內容

本發明為了解決實際的低通濾波器與理想低通濾波器之間的非理想差異使得信號的理想重構難以實現，從而提出一種用于調制寬帶轉換器的非理想濾波器的補償方法。

一種用于調制寬帶轉換器的非理想濾波器的補償方法，包括以下步驟：

步驟一、假設每次采樣時長為t，結合理想濾波器采樣頻率f_s得到理想濾波器情況下每個通道的采樣點數N₁；