[发明专利]高精度频率测量系统及方法

说明书

本发明提供一种高精度频率测量系统及方法，该系统包括：模数转换模块，用于将模拟中频信号转换为数字中频信号；混频模块，用于产生两路正交的本地载波将数字中频信号变频到数字基带信号；抽取滤波模块，用于对数字基带信号进行低通滤波与抽取，以降低数据速率；傅立叶变换模块，用于将短数据进行离散傅立叶变换得到频域信号；测频模块，基于频域信号中幅度最大值及相邻的两个计算值，采用三点插值测频得到第一频率测量值；扫描模块，以第一频率测量值为中心，在扫描范围内采用步进扫描，按照傅立叶变换方式逐点计算幅度最大值，得到扫描的第二频率测量值；选择器，用于选择第一、二频率测量值其中一个测量的结果。提高了频率测量精度。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，特别是涉及一种基于数字信号处理的短数据高精度频率测量系统及方法。

背景技术

参数估计是信号与信息处理学科的重要组成部分，也是近年来非常活跃、发展迅速的一个研究领域。在时间序列中，信号频率是一个重要的信号参数，测量淹没在噪声中的正弦波频率是现代信号处理中最有实用价值的技术之一，是测试所有谱估计性能的基础，也是信号处理技术的基础。该技术在雷达、电子对抗、声纳等领域有着广泛的应用，频率测量技术的进步必然推动以上应用领域的发展，随着现代通信及信息处理技术的迅猛发展，对频率测量技术的研究必然会提出更高的要求。

然而，现有的经典法(即，频率测量方法)都是以傅立叶变换(DFT)为基础的，快速傅立叶变换(FFT)的发现，促使经典法得到了更广泛的应用。但是经典法的局限性在于其测量分辨率与数据长度成正比，要提高分辨率必须增加数据长度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高精度频率测量系统及方法，用于解决现有技术中测量短数据精度不高的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高精度频率测量系统，包括：

模数转换模块，接收模拟中频信号，用于将所述模拟中频信号转换为数字中频信号；

混频模块，其输入端连接所述模数转换模块的输出端，用于产生两路正交的本地载波将数字中频信号变频到数字基带信号；

抽取滤波模块，其输入端连接所述混频模块的输出端，用于对所述数字基带信号进行低通滤波与抽取处理，以降低数据速率；

傅立叶变换模块，其输入端连接于所述抽取滤波模块的输出端，用于将所述短数据进行离散傅立叶变换得到频域信号；

测频模块，其输入端连接所述傅立叶变换模块的输出端，基于傅立叶变换的频域信号中幅度最大值及相邻的两个计算值，采用三点插值测频得到第一频率测量值；

扫描模块，其输入端连接所述测频模块的输出端，以所述第一频率测量值为中心，在扫描范围内采用步进扫描，按照傅立叶变换方式逐点计算幅度最大值，得到扫描的第二频率测量值；

选择器，其输入端分别连接所述测频模块、及扫描模块的输出端，用于选择第一频率测量值与第二频率测量值中任意一个作为频率测量的结果。

本发明的另一目的在于提供一种高精度频率测量方法，包括：

将模拟中频信号进行模数转换生成数字中频信号；

利用混频模块产生两路正交的本地载波，将数字中频信号变频到数字基带信号；

对所述数字基带信号进行低通滤波与抽取处理，以降低数据速率；

将所述短数据进行离散傅立叶变换得到其对应的频域信号；

基于傅立叶变换中频域信号的幅度最大值及相邻的两个计算值，采用三点插值测频得到第一频率测量值；

以所述第一频率测量值为中心，在扫描范围内采用小频率步进，按照傅立叶变换方式进行计算，根据幅度最大值得到扫描的第二频率测量值；