一种基于最大值双边单调的频谱包络提取方法

技术领域

本发明涉及电磁频谱管控技术领域，尤其涉及一种基于最大值双边单调的频谱包络提取方法。

背景技术

大功率用频设备共址布置时，存在用频冲突问题，影响用频设备的正常工作性能。用频装备之间的用频冲突是由于发射设备的边带能量进入了接收设备的接收频段区造成的。为准确预测和有效控制用频设备之间的频谱冲突和电磁干扰，需要获取大功率辐射源边带频谱的准确信息；为之有效的方法是从用频设备的实测频谱数据中提取边带谱稳态信息。

大功率辐射源的发射频谱实测数据曲线有一个主频频点，频谱曲线的频谱最大值在主频频点附近。频谱曲线具有如下特点：

(1)由于测试仪表的抽样抓取特点，造成实测频谱曲线具有参差跳变的特点，频谱曲线不具备稳态特征，这是测试取样造成的，并不是频谱的实际特点。

(2)频谱曲线具有丰富的边带频谱，在很远的边带仍然有很大的辐射功率。

(3)边带并不满足越远离最大值频点频谱值就越小的特点，即不满足双边单调特性。

进行频谱包络提取的主要用途在于：(1)还原提取大功率辐射源发射频谱的真实稳态特性。稳态特性的频谱包络才能用于计算频谱兼容性和设备间的最小兼容性频谱间隔。(2)获取严格双边单调的频谱包络曲线。严格双边单调的频谱包络曲线才能计算出最小兼容性频谱间隔，保证频谱管控的可靠性和有效性。(3)补全远边带频谱模型数据。频谱实测数据具有一定的频段范围，对于超出实测频段范围的远边带频谱数据，根据实测数据统计规律特性，采用固定斜率衰减得到远边带频谱的估测值。这样就获得了全频段的边带谱模型，可以给出任意频点边带的频谱衰减值。

当前用于提取频谱包络的主要方法有极值法、希尔伯特黄变换等，这些方法都无法得到严格双边单调的频谱包络曲线，难以计算出精确的最小兼容性频谱间隔，从而影响频谱管控的精确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种基于最大值双边单调的频谱包络提取方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种基于最大值双边单调的频谱包络提取方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、获取大功率辐射源频谱实测数据的最大值以及最大值所在频点，该频点即大功率辐射源的主频峰值点；

步骤2、归一化处理：对获取的频谱数据进行归一化处理，所有频率点的频谱数据减去主频峰值得到归一化的频谱数据，可以更方便地查看边带相对于主频的衰减值；

步骤3、单调性处理：分别处理最大值频点左右两边的频谱数据，对于最大值频点左边的频谱数据，从左边开始遍历，如果频谱数据序列的第n个频率值小于其左边的频率值，则使第n个频率值等于其左边的频率值，反之第n个频率值保持不变，直到遍历完成；对于最大值右边的频谱数据，从右边开始遍历，如果频谱数据序列的第n个频率值小于其右边的频率值，则使第n个频率值等于其右边的频率值，反之第n个频率值保持不变，直到遍历完成；使左右两边都能保持相对于最大值频点的双边单调特性；

步骤4、超出实测数据频率范围的频谱数据基于左右边界值以0.5dB/MHz的斜率进行衰减，获得边界外远边带频谱数据的估测值；

步骤5、根据以上步骤，可得到全频段范围内大功率辐射源的双边单调的频谱包络曲线。

进一步地，本发明的步骤3的详细方法为：

从最大值左右两边分别处理频谱数据，提取频谱包络线；在最大值左边，从最左边开始遍历，如果f(n)

其中，f(n)为频谱数据序列的第n个频率值，f(n-1)表示f(n)左边的频率值，f(n+1)表示f(n)右边的频率值。

进一步地，本发明的步骤4的详细方法为：

左右边界之后按照0.5dB/MHz的斜率进行衰减，f(1)左边的频谱数据表示为：

f(N)右边的频谱数据表示为：

其中，f表示频率值序列，f(N)表示频谱数据序列的最后一个值，N为频谱数据序列长度，y是频谱幅度序列，y1表示频谱幅度序列的第一个值，yN表示频谱幅度序列的第N个值。

本发明产生的有益效果是：

本发明首次提出了可以获得基于频谱峰值的双边单调的频谱包络线的处理方法，该包络线可给出用频设备稳态的边带频谱数据，根据频谱数据统计特性给出了远带边的估测值，给出全频段的频谱模型，为电磁频谱管控提供有效的数据支撑。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的双边单调频谱包络提取步骤图。

图2是本发明实施例的频谱实测数据曲线，最大值两端的频谱数据不满足单调性特性；

图3是本发明实施例的归一化处理后的曲线；

图4是本发明实施例的提取包络后的频谱数据，最大值两端的频谱数据满足严格单调性特性；

图5是本发明实施例的严格单调特性的包络数据和原始测试数据的对比效果。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例的基于最大值双边单调的频谱包络提取方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、获取大功率辐射源频谱实测数据的最大值以及最大值所在频点，该频点即大功率辐射源的主频峰值点；

步骤2、归一化处理：对获取的频谱数据进行归一化处理，所有频率点的频谱数据减去主频峰值得到归一化的频谱数据，可以更方便地查看边带相对于主频的衰减值；

步骤3、单调性处理：分别处理最大值频点左右两边的频谱数据，对于最大值频点左边的频谱数据，从左边开始遍历，如果频谱数据序列的第n个频率值小于其左边的频率值，则使第n个频率值等于其左边的频率值，反之第n个频率值保持不变，直到遍历完成；对于最大值右边的频谱数据，从右边开始遍历，如果频谱数据序列的第n个频率值小于其右边的频率值，则使第n个频率值等于其右边的频率值，反之第n个频率值保持不变，直到遍历完成；使左右两边都能保持相对于最大值频点的双边单调特性；

步骤4、超出实测数据频率范围的频谱数据基于左右边界值以0.5dB/MHz的斜率进行衰减，获得边界外远边带频谱数据的估测值；

步骤5、根据以上步骤，可得到全频段范围内大功率辐射源的双边单调的频谱包络曲线。

下图给出了要处理的频谱数据示例。由图2可见，由于采样原因造成频谱数据参差跳变，原始数据难以获得稳态的频谱特性规律，最大值两端的频谱数据也不满足单调性特性。

首先进行数据的归一化处理，整个频谱数据减去频谱最大值，得到归一化的频谱数据，如图3所示，此时频谱最大值为0；因为频谱数据关注重点是主频与边带之间的幅度衰减，归一化的频谱数据可以很方便的看出相对衰减特性。

按照处理步骤，从频谱数据最大值左右两边分别进行数据处理，可以得到提取包络后的频谱数据，如图4所示。

比较原始频谱数据与处理后的包络数据，得到了严格单调特性的包络数据，为频谱管控提供了可用的数据信息，如图5所示。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。