一种基于正频率频带复信号的MWC系统传感矩阵系数校准方法与流程

技术特征：
1.一种基于正频率频带复信号的mwc系统传感矩阵系数校准方法，其特征在于：设计只在正频率子带内存在频谱内容的频带复信号作为测试信号，而且每个测试信号的频带分别位于每两个相邻子带的不同侧，每个频带的宽度设置为小于子带宽度的50％；然后将设计好的测试信号逐个分实部和虚部分别加入mwc系统，将每个通道输出的两组采样序列分别合成一组复数序列，将得到的复数采样序列做快速傅里叶变换(fast fourier transform，fft)得到其fft序列然后与滤波器补偿序列对应点相乘，截取每个频带对应的补偿后fft序列与测试信号的对应频带位置的fft序列进行对应点相除并取均值，并根据传感矩阵系数的共轭关系将求得的均值取共轭即可校准得到每个通道的两组传感矩阵系数；在校准之前应先测得实际电路中低通滤波器的频域响应并计算出滤波器的补偿序列，然后将实际低通滤波器在数字域补偿成理想低通滤波器。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体步骤如下：步骤一：采集或设置mwc系统的各项参数：奈奎斯特频率设置为f
nyq
，物理通道数为m，理想低通滤波器的通带范围设置为[
‑
f
s
/2，f
s
/2]，则adc的采样率和采样点数分别设置为f
s
和n，伪随机序列的周期设置为t
p
，其在每个周期内高低电平变化的次数设置为m，其中m设置为奇数且令(m 1)/4为整数，此外还要满足f
s
＝f
p
＝1/t
p
，其中f
p
为mwc系统划分子带的宽度；由以上参数可知，mwc输入信号的频谱在范围内被均分为m份子带，且每个子带的宽度为f
p
；先给每个子带添加序号，从负频率到正频率每个子带的序号令为
‑
m0，
…
，
‑
1，0，1，
…
，m0，其中m0＝(m
‑
1)/2，进而确定需要设计的测试信号的个数为(m 1)/4；步骤二：用频点扫描法测量低通滤波器的双边频率响应并按fft结果的排列形式(正频率频点值在左，负频率频点值在右)将其离散化为n个点的序列h[k]，k的取值为0到n
‑
1；根据b[k]＝i[k]/h[k]的关系求出滤波器补偿序列b[k]，其中i[k]为理想低通滤波器的fft序列；步骤三：设计长度为mn的测试信号fft序列f
r
[n]，其中下标r表示测试信号的序号，r的取值为1，2，...，r，其中r＝(m 1)/4为测试信号的总个数，n的取值范围为0到mn
‑
1；设计的频带宽度为b0(b0＝0.375f
p
)，则其在fft序列f
r
[n]中所等效的点数为一半子带宽度等效点数为间隔等效点数为以上计算符表示向下取整；则有fft序列f
r
[n]的构成规则为：首先r＝1时，令fft序列f1[n]的第n
g
个点到第n
g
n
b
‑
1个点的值都为1，再令fft序列f1[n]的第个点到第个点的值都为1，最后令fft序列f1[n]其他位置点的值都为0；然后当r≥2时，将第r
‑
1次的fft序列f
r
‑1[n]循环右移2n个点得到fft序列f
r
[n]；步骤四：将按以上规则构造的共r个测试信号的fft序列进行傅里叶逆变换得到测试信号的时域序列x
r
[n]，对求得的时域序列分别取实部和取虚部得到实部序列α
r
[n]和虚部序列β
r
[n]；步骤五：通过信号发生器将实部序列α
r
[n]生成的测试信号输入mwc系统，采集到每个通道的输出序列a
r，i
[k]，其中k的取值范围为0到n
‑
1，i表示每个通道的序号其取值为1到m；然后再通过信号发生器将虚部序列β
r
[n]生成的测试信号输入mwc系统，采集到每个通道的输出序列b
r，i
[k]其中k的取值范围为0到n
‑
1，i代表每个通道的序号取值为1到m；按照y
r，i
[k]
＝a
r，i
[k] b
r，i
[k]
·
j的关系构造序列y
r，i
[k]，其中j为虚数单位；步骤六：对序列y
r，i
[k]进行快速傅里叶变换得到其fft序列y
r，i
[k]，再将y
r，i
[k]与补偿滤波器序列b[k]进行对应点相乘得到补偿后的fft序列y
r，i
[k]；步骤七：根据mwc系统的频谱搬移关系，截取序列y
r，i
[k]的第n
g
个点到第n
g
n
b
‑
1个点的值构成长度为n
b
的序列f
r，i，outl
，再截取序列y
r，i
[k]的第个点到第个点的值构成长度为n
b
的序列f
r，i，outh
；步骤八：由于测试信号的频带幅值都为1，则可根据以下简化公式计算出mwc系统传感矩阵系数：矩阵系数：其中下标l1＝2r
‑
2，运算符“sum(
·
)”表示求向量的所有元素之和，上标“*”表示复数的共轭；共轭；其中下标l2＝2r
‑
1，运算符“sum(
·
)”表示求向量的所有元素之和，上标“*”表示复数的共轭；求出所有系数后就完成了mwc系统传感矩阵c的校准。

技术总结
一种基于正频率频带复信号的MWC系统传感矩阵系数校准方法，属于高速模拟信息转换技术领域。MWC系统硬件带有的例如器件非线性、延迟和噪声等各种非理想因素的影响，改变了输入输出之间的关系，只有利用校准方法校准出实际传感矩阵中的系数才能成功重构信号。由于MWC系统将信号的奈奎斯特频率范围划分为若干个宽度相等的子带，所以可以设计一种只在正频率范围内的每两个相邻子带内各存在一个宽度小于一半子带宽度频带的测试信号来进行传感矩阵系数的校准，该种测试信号可以充分利用子带内的空间，一个测试信号即可校准得到每个通道的两组传感矩阵系数。两组传感矩阵系数。两组传感矩阵系数。


技术研发人员：刘素娟 吕逍遥
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2021.07.29
技术公布日：2021/12/3