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花桥仪器校正单位

author:专业第三方计量检测机构

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time:2019-12-04 09:09:02

本文由仪器计量检测中心提供,重点介绍了花桥仪器校正单位相关内容。仪器计量检测中心专业提供神湾仪器校验报告,神湾仪器校验单位,神湾仪器校验公司等多项产品服务。公司秉承信誉至上、至诚至信、以信为本,力求服务好每一个客户。

花桥仪器校正单位作为第一篇文章,真的没头绪不知道要写什么。那干脆就零星的积累自己平时的一些工程知识,由于从事雷达信号处理方向,所以开头就从雷达开始写一些自己遇到的问题以及工程解决方法。

雷达,通信接收机通常会遇到这个通道一致性问题。通过AD采集到的数据会出现通道不一致的情况。幅度,相位,直流分量都不一样,直流分量还好说,计算个期望统一减去一个常数就可以解决,那么幅度和相位怎么办?矢量校正(幅相校正)算法就是解决这个问题的,矫正后通过补偿一个校正系数来保证通道一致。

以下用到了我的雷达工具箱

qwe14789cn/radar_tools在开始之前我们先看看一个正常的信号,相位连续变化的时候,他的时频域是怎样变化的

构造一个40Mhz下采样的一个5Mhz信号,信号持续时间1e-5 s。我们用一个for循环让他的相位连续的变化。顺便做一个fft,看看他在频域上是啥样子。

clear;clc;

%--------------------------------------------------------------------------

% 以为40Mhz采样率生成一个5Mhz实信号 持续时间1e-5

%--------------------------------------------------------------------------

fs = 40e6;

t = 0:1/fs:(1e-5-1/fs);

f = 5e6;

for fai = 0:0。2:2*pi

sig = cos(2。*pi。*f。*t+fai);

Nfft = 2^nextpow2(length(sig));

sig_f = fft(sig,Nfft);

f1 = figure(1);

f1.Position = [463 401 1083 459];

subplot(121)

plot(t,sig);grid on;

ylim([-1.5 1.5]);title(["\theta = " num2str(rad2deg(fai))])

subplot(122)

rt。p3(sig_f);axis([0 512 -200 200 -200 200])

drawnow()

end这里fft我用了三维的方式画fft出来,分别画出了他的实部和虚部,并没有取他的abs, 取abs会丢失相位信息。工程中一个实信号做N点fft,这个仿真中我做了512点,那么点数与频域的对应分布关系是

频率分布是0 ~ fs/2 ~ -fs/2 ~ 0

点数分布是1 ~ 256 ~ 257 ~ 512

我们发现当相位变化的时候,(0,fs/2)的部分与(-fs/2,0)旋转方向完全相反。

ε=(´ο`*)))唉?好像与希尔伯特变换一样!!

先跳过这个问题,以后再说说希尔伯特变换。

那么我们猜测一下,点频时域信号的相位对应的频域中的相位应该是他在对应频点位置时候复数的角度值,写个程序验证下

clear;clc;

%--------------------------------------------------------------------------

% 以为40Mhz采样率生成一个5Mhz实信号 持续时间1e-5

%--------------------------------------------------------------------------

fs = 40e6;

t = 0:1/fs:(1e-5-1/fs);

f = 5e6;

pic_num = 1;

for fai = 0:0。05:pi/4

sig = cos(2.*pi.*f.*t+fai);

Nfft = 2^nextpow2(length(sig));

sig_f = fft(sig,Nfft);

f1 = figure(1);

f1。Position = [463 401 1083 459];

subplot(121)

plot(t,sig);grid on;

ylim([-1.5 1.5]);

title(["\theta = " num2str(rad2deg(fai))])

subplot(122)

rt.p3(sig_f);axis([0 512 -200 200 -200 200])

ang = max(sig_f(1:256));

title(["\theta = " num2str(rad2deg(angle(ang)))])

drawnow()

end在右侧我们把复数的角度算出来写到title上与左边对比,发现角度一样,也就是说在频域上信号的相位与时域信号完全对应,当然(-fs/2,0)就是反着旋转了。

那么思路来了,如果有两个信号sig1和sig2在我们采集后发现幅相不一致,我们可以通过频域的方法对各个通道进行矫正,这里就需要进行复数运算

我们发现相位补偿直接可以通过复数乘法实现,同理,那么除法当然就是减法了

那么我们把幅度信息也加上,公式变成了

花桥仪器校正单位

那么这就好玩了,如果我们有一路信号sig1,一路信号sig2

我想让信号sig2向sig1校正对齐,那么在复平面上如图

红色的是sig1,绿色的是sig2,也就是说 绿色的信号需要补偿一个蓝色的矢量是红色的信号。蓝色的信号怎么求呢?

这个矢量就是我们的校正补偿量,如果我们有2个实信号 和 。当我们需要把 向 看齐时,我们只需要给 乘以 即可。那么这个过程我们在频域上执行,这里就需要考虑希尔伯特变换的特性了。我们发现频域的(0,fs/2)是乘以 ,那么(-fs/2,0)的部分我们应该乘以多少呢?发现他的旋转方向是反的,我们应该乘以V的共轭 。写个程序验证一下。

clear;clc;

%--------------------------------------------------------------------------

% 以为40Mhz采样率生成一个5Mhz实信号 持续时间1e-5

%--------------------------------------------------------------------------

rng(2019)

fs = 40e6;

t = 0:1/fs:(1e-5-1/fs);

f = 5e6;

sig1 = randn。*cos(2。*pi。*f。*t+randn);

sig2 = randn。*cos(2。*pi。*f。*t+randn);

plot(t,sig1,t,sig2);grid on;legend('sig1','sig2')构造了一个幅度相位都不一样的东西,我们在频域上看看

clear;clc;

%--------------------------------------------------------------------------

% 以为40Mhz采样率生成一个5Mhz实信号 持续时间1e-5

%--------------------------------------------------------------------------

rng(2019)

fs = 40e6;

t = 0:1/fs:(1e-5-1/fs);

f = 5e6;

sig1 = randn。*cos(2。*pi。*f。*t+randn);

sig2 = randn.*cos(2.*pi.*f.*t+randn);

Nfft=512;

sf1 = fft(sig1,Nfft);

sf2 = fft(sig2,Nfft);

rt.p3(sf1);hold on;rt.p3(sf2)发现没有,他们的幅度,相位指向都不一样,我们试着校正一下看看

v = max(sf1(1:256))./max(sf2(1:256));

sf2 = [sf2(1:256)。*v sf2(257:end)。*conj(v)];

rt。p3(sf1);hold on;rt。p3(sf2)sig1和sig2重合了,幅度相位完全一致。

也就是说两个通道的话按照sig1为基准来校正sig2,那么相控阵雷达各个通道校正就容易理解了,例如有30路信号,产生一个基准点频信号,以其中1路为基准校正其他29路信号,我们需要计算29路信号的补偿矢量,然后在乘以这个复数将各个通道还原回来。花桥仪器校正单位

我们再用ifft看一下时域信号是不是我们说的一致了。

nsig1 = real(ifft(sf1,Nfft));

nsig2 = real(ifft(sf2,Nfft));

plot(t,nsig1(1:400));hold on;plot(t,nsig2(1:400),'r--');

grid on;

ylim([-0.6 0.6])

legend("sig1","矫正后sig2")我们看到sig1和校正后的sig2完全重合,这就是矢量校正算法,两路通道是这样,那么多路通道也是这样,重复上述过程即可,你只需要选一个参考通道,然后大喊一声,向他看齐!

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