高区分度欠采样宽带谱分析器设计

摘要

为克服现有基于多陪集、调制宽带转化器等欠采样结构的谱分析器存在谱成分区分度差、欠采样通道数多、有效探测带宽窄的严重缺陷，提出基于全相位滤波器对半分解的互素欠采样谱分析器设计．首先，剖析了经典互素谱分析存在伪峰效应的原因．然后，具体提出基于最小尺寸的全相位滤波器对半分解的解析方法设计互素谱原型滤波器，并从中衍生出两路互素谱分析结构并行的谱分析器，从而提高了谱区分度；分析了两路并行互素谱输出的频点位置关系，通过对两路输出做交叉合并，生成双倍频谱分辨率的全景谱，既可消除伪峰，又无需增加欠采样通道数(即为最小值2)；在全景谱重构计算中，通过将上、下通道支路的互相关扫描代替现有欠采样谱分析的压缩感知求解计算，绕过了对信源带宽稀疏度的要求，从而不仅拓宽有效探测带宽，还获得了密集谱区分能力．最后分别以多子带的数字已调信号、线性调频信号为信号模型，对所提出的高区分度宽带谱分析器的谱估计效果进行验证．仿真结果表明，该谱分析器可以消除现有互素谱分析方法存在的伪峰效应，且可在总体欠采样率不足0.5倍调制宽带转化器欠采样率的条件下，可区分的谱成分数目提升至其2.5倍以上．在跨频段、超分辨率的欠采样频谱感知中具有广阔的应用前景．

关键词

高区分度 / 欠采样 / 互素谱分析 / 调制宽带转化器 / 全相位滤波器

基金资助

青海省基础研究计划面上项目(2021-ZJ-910)