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1、第"+卷第’期华东交通大学学报XJN0"+9J0’&###年:月IJKGLMNJOPMQHRSDLMIDMJHJLTULDVFGQDHW3FY0&###文章编号!"##$%#$&’(&###)#’%##*+%#$,-.信号检测的高分辨率实现方法邢晓异"/仲新莉&("0华东交通大学电气信息工程学院/江西南昌’’##"’1&0合肥农业机械化学校/安徽合肥’&####)摘要!对234移频信号的采样效率和频率分辨率进行了深入研究/提出了基于欠采样率56转换的移频自动闭塞信号高分辨率检测方法/并给出了系统检测装置的实现电路/同时分析了系统的实时性7关
2、键词!234移频信号1欠采样1频率分辨率1实时性中图分类号!89:"";<文献标识码!5=引言在移频自动闭塞系统中/234移频信号能量主要集中在以载频为中心的有限频率范围内/">种低频信息频率低(&
3、或者尽量降低56转换器的采样速率7然而/增加228长度就需要较大的数据存储量/同时/228变换时间按对数规律增长/故严重影响到频谱分析过程的实时性1另一方面/降低56转换速率/将会影响到56采样信号的真实性/从而会严重影响到移频自动闭塞系统的可靠性/甚至会造成严重行车事故7在一般情况上/解决上述问题是比较困难的/但由于234移频信号具有非常明显的窄带信号特征/因而/提高移频信号检测的频率分辨率是完全可行的7一般来说/提高234信号检测的频率分辨率主要是采用欠采样技术B"/&C来相应地降低B’/*C技术来减少228长度或存储56采样速率/以及
4、采用正交?DEFGH采样方法和数据内插等数据量7事实上/欠采样技术就是在降低56转换速率的同时/保证采样信号的真实性/从而达到改善信号频率分辨率的目的1而正交?DEFGH采样方法的目的是为了实现单边带信号采样/从而减少信号采样的数据量/但该方法在低采样速率时的镜频抑制比较低/往往只应用于中频信号的直接数据采样B*/$C7本文将在研究234信号的基础上/提出一种欠采样率下的高分辨率检测方法/即有效降低56转换速率/同时在228长度不变的情况下/能改善移频信号检测的精度和频率分辨率7收稿日期!&###%#*%&:1修订日期!&###%#<%#>
5、万方数据作者简介!邢晓异(":$<)/女/吉林敦化人/华东交通大学工程师7Th华东交通大学学报/:::年!"#$信号的描述形式假设%&’信号可用周期信号()*+表示,则描述%&’信号的一般数学形式为-.,/0()*+12345-/67)*+89)*+0,:;*<=).+式中>7)*+为键控频率?=为控键信号的周期?9)*+为瞬时相位@根据%&’信号的定义,键控频率7)*+的瞬时表达式为F=7:8A717B?:;*7为%&’信号的中心载频?7和7分别为%&’信号的上下偏频频率?A7为
6、信号频偏,:BD它与移频器的灵敏度和键控信号的幅值成正比@由式).+H)/+知,瞬时%&’信号中实际上是/个边频频率7和7的正弦信号@BD由于%&’信号具有周期性,故可展开为付里叶级数@不失一般性,假设瞬时相位9)*+是连续的,并令其为:,则有-I0F345)J6N/+L//?M1OCP,C.,.,P,QO/J2JCM()*+1K345)/67:*8/6M7.*+E)P+6M1CL5RS)J6N/+//?M1OCT,C/,:,/,TOGJCM式中>J和M分别表示移频指数和相对于中心载频的谱线位置@根据式)P+可以看出,%&’信号中包含有中心
7、载频7和键控信号频率7及其各次谐波频:.率@所以,对%&’信号进行付里叶变换,就能够检测出所需要的中心载频和低频信息@U欠采样技术原理根据上述%&’信号的描述形式知道,移频自动闭塞信号实际上是以载频7为中心,两边:对称分布有低频信号7及其各次谐波的带通信号@如图.所示@.图.中,假设带通信号的上限频率为7下限频率为7其J,V,频带为W1)7代XC7V+N/?Y)Z[+表信号谱线值@通常7远大于WV-/0)即窄带信号+,可表示为7V1)/W+8])/W+)T+式中>是取7的整数?]取VN/W7VN/W的小数@图.%&’信号的窄带频谱信号分
8、布形式根据^_‘aR5b采样定理,当cd采样频万方数据率7(以小于连续信号中最高频率7efg倍时,采样信号的周期频率谱将相互重叠,从而造成采样信号频率与原信号频率不同,即频谱畸变
