[发明专利]一种基于频谱仪的分频段底噪降低方法

说明书

本发明属于降低底噪领域，提出了一种基于频谱仪的分频段底噪降低方法，本发明能够解决噪声功率分布不均匀以及噪声功率估计过大的问题，其包括如下步骤：获取频谱仪的底噪信号，所述底噪信号为规定带宽的低通或带限白噪声信号；将规定带宽分成第一数量的子段，并将去噪前的信号功率分成第一数量的子段；估计得到规定带宽下的噪声功率，并将其分成第一数量的子段；对每个子段进行去噪，并根据分段后的带宽、分段后的去噪前的信号功率和分段后估计得到的噪声功率分别计算出每个子段去噪后的噪声功率谱密度；通过压缩因子法或平方根法使去噪后的噪声功率谱密度不为负值。

技术领域

本发明涉及频谱分析仪中底噪降低的技术领域，特别涉及一种基于频谱仪的分频段底噪降低方法。

背景技术

在频谱分析仪中采用降低底噪的方法可以提高小信号的分辨率，增加仪器在极低信号下的分析能力。传统的降低底噪方法包括采用自适应滤波器降噪方法和对消估计的底噪功率谱密度方法。自适应滤波器降噪方法存在参数估计和收敛时间问题，如图1所示，在完成参数估计后，把频域信号当作数据流进行自适应滤波器降噪，可以看出其在600点之后才出现收敛。

底噪功率谱密度对消方法虽然使用简单，但是由于噪声功率的估计和实际底噪估计存在误差，如果估计底噪功率过大，可能存在去噪后线性功率为负的情况。同时，由于宽带信号的存在，受限于硬件处理能力，多频段的带宽拼接导致实际的噪声功率并非均匀分布，如图2所示，因此整带宽的底噪估计会带来去噪不均匀的问题。

发明内容

本发明的目的在提供一种基于频谱仪的分频段底噪降低方法，够解决噪声功率分布不均匀以及噪声功率估计过大的问题。

本发明解决其技术问题，采用的技术方案是：

一种基于频谱仪的分频段底噪降低方法，包括如下步骤：

获取频谱仪的底噪信号，所述底噪信号为规定带宽的低通或带限白噪声信号；

将规定带宽分成第一数量的子段，并将去噪前的信号功率分成第一数量的子段；

估计得到规定带宽下的噪声功率，并将其分成第一数量的子段；

对每个子段进行去噪，并根据分段后的带宽、分段后的去噪前的信号功率和分段后估计得到的噪声功率分别计算出每个子段去噪后的噪声功率谱密度；

通过压缩因子法或平方根法使去噪后的噪声功率谱密度不为负值。

作为进一步优化，所述频谱仪的扫频宽度为519MHz，频率分辨率为30kHz，抓取1001点的输入频域带宽信号数据。

作为进一步优化，所述规定带宽表示为B，第一数量表示为S，将规定带宽分成第一数量的子段后表示为B＝[B₁，B₂...B_i...B_S]，去噪前的信号功率表示为P_x'，将去噪前的信号功率分成第一数量的子段后表示为估计得到的规定带宽下的噪声功率表示为P_n'，将其分成第一数量的子段后表示为

作为进一步优化，所述对每个子段进行去噪，并根据分段后的带宽、分段后的去噪前的信号功率和分段后估计得到的噪声功率分别计算出每个子段去噪后的噪声功率谱密度，表示为：

PSD_i'＝PSD_i-N_i'

其中，表示分段后的去噪前的信号功率谱密度，表示分段后估计得到的噪声功率谱密度序列，1≤i≤S。

作为进一步优化，所述通过压缩因子法使去噪后的噪声功率谱密度不为负值，是指：针对估计得到的分段噪声功率谱密度序列N_i′，通过迭代算法选取合适的缩放因子α，具体步骤如下：

初始化噪声功率谱密度缩放因子α＝1；