去除被测信号中同频背景噪声的研究

论文摘要

目前,国内外电子通信行业发展非常迅速,越来越多的电子、电气和通信设备进入了人们的生活,这些设备产生的电磁辐射对人们健康的影响也越来越被人们所关注,另外,许多电子设备的灵敏度也越来越高,对周围的电磁辐射的频率和强度的要求也越来越高,所以电磁兼容这门学科也变得越来越重要。在电磁兼容这门学科里,电磁辐射测量技术非常重要,然而在实际测量中,由于现实环境中的同频背景噪声的影响,导致了电磁辐射测量的不准确。为了解决这个问题,实现对电磁辐射的精确测量,目前,一般是将被测设备搬进电磁兼容暗室进行测量,但有的设备不可能搬进暗室,如高压输电线。目前,国内在普通环境下对电子电气设备电磁辐射测量还没有比较理想的解决的方案。本文提出了一种能够将混入被测电磁辐射信号的同频背景噪声去除的数字信号处理方法。该数字信号处理方法的前端需要一个同步的双通道接收机,个通道负责接收背景噪声和被测信号的混合信号,而另一个负责接收背景噪声,两个通道将接收到的信号经过下变频和A/D转换,最后进入数字信号处理。根据两个通道的背景噪声是相关的,而和被测信号不相关这一特性,数字信号处理部分采用干扰对消器来将混入被测信号的同频背景噪声去除。而在对消器中滤波器的设计中,选择基于RLS算法自适应横向滤波器来进行滤波。对消器的性能仿真时发现,在输入较低的信噪比时,能够得到较高的输出信噪比,该测量方法较好地提高了信噪比,使得测量结果具有了实际意义。由于在实际测量中,两个通道都会叠加一定的通道噪声,并且,只接收背景噪声的通道,也会混入少量的信号分量,也就是串扰。少量的通道噪声对干扰对消的性能影响不大,但是,串扰对干扰对消有“功率反转”效应,这导致当输入信噪比较高时,输出的信噪比会比较低。目前,国内外针对各自行业的应用对对消器做了相关改进,经过分析,发现这些改进并不适用于本文的电磁辐射测量。本文提出了一种背景噪声为已知载波频率的AM信号的改进方法,该改进方法在输入信噪比为3-18dB范围内输出信噪比较好。最后,根据两个通道的接收到的被测信号功率相差比较大这一特性,推导出了求输入信噪比的估计公式,这样,就能够根据输入信噪比来选取对消器模型和正则化参数。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 电磁辐射测量概述
• 1.2.1 电磁兼容基础
• 1.2.2 电磁辐射测量系统
• 1.3 普通环境去除背景噪声发展现状
• 1.4 研究生期间工作情况与各章节介绍
• 2 测量系统与同频干扰去除系统
• 2.1 电磁辐射信号测量系统
• 2.1.1 电磁辐射信号测量系统介绍
• 2.1.2 系统信号解析
• 2.1.3 测量系统关键技术解析
• 2.2 同频背景噪声去除系统
• 2.2.1 现有同频背景噪声去除方法
• 2.2.2 去除背景噪声系统分析
• 2.2.3 自适应干扰对消系统
• 2.3 本章小结
• 3 滤波器结构与算法及其仿真
• 3.1 滤波器结构选取
• 3.1.1 横向滤波哭
• 3.1.2 格型滤波器
• 3.1.3 横向滤波器和格型滤波器性能比较与结构的选取
• 3.2 自适应算法选取
• 3.2.1 自适应LMS算法
• 3.2.2 RLS自适应算法
• 3.2.3 LMS算法和RLS算法性能比较与算法选取
• 3.3 滤波器的参数的选取
• 3.3.1 滤波器阶数的选取
• 3.3.2 遗忘因子的选取
• 3.3.3 正则化参数的选取
• 3.4 理想情况下的仿真
• 3.5 本章小结
• 4 实际情况下的干扰对消与改进
• 4.1 通道噪声的影响
• 4.1.1 滤波器传递函数
• 4.1.2 系统性能
• 4.1.3 仿真分析
• 4.2 串扰的影响
• 4.2.1 滤波器传递函数
• 4.2.2 系统性能
• 4.2.3 仿真分析
• 4.3 减小串扰影响的改进
• 4.3.1 目前的改进方法
• 4.3.2 基于背景噪声载波的改进方法
• 4.3.3 主通道输入信噪比的估计
• 4.4 本章小结
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果