一种宽带信号的延时采样方法及装置与流程

1.本发明属于数字信号处理技术领域，具体涉及一种宽带信号的延时采样方法及装置。

背景技术：

2.模拟信号进行数字化时，需要通过采样和量化进行模数转换，其中采样是将对连续时间信号在离散的时间间隔点上取值，将连续时间信号转变为离散时间信号。
3.依据采样定理，如果一个实连续信号是有限带宽，当采样频率大于2倍的信号带宽时，连续时间信号就可以唯一地由采样的离散信号确定，采样定理确定了采样频率与实连续信号带宽之间的关系。
4.实现宽带信号数字化的技术难度极大，受到高速模数变换等器件性能的限制。因此，在实际工程实现时，若单一器件不能满足宽带采样要求，通常采用多通道方案实现，即将宽带信号分解为多个窄带信号，再利用多个通道的窄信号通道和低速模数变换，对每个窄带信号进行数字化，再通过信号处理得到宽带采样信号。这种采用多通道实现宽带信号采样的方法增加了系统实现的复杂性和成本。
5.因此，在本领域，存在利用单通道、低速采样实现对宽带信号数字化的需要。

技术实现要素：

6.鉴于上述的分析，本发明旨在公开了一种宽带信号的延时采样方法及装置，其能够克服传统宽带信号采样方法的不足，在采用单一通道实现采样的前提下，降低对采样频率的要求。
7.本发明公开了一种宽带信号的延时采样方法，包括：
8.步骤s1、将宽带信号进行频带分解得到n路并行的窄带信号；n≥2；
9.步骤s2、对n路并行的窄带信号分别进行延时处理得到在时间上不重叠的延时后n路窄带信号；
10.步骤s3、根据延时后n路窄带信号的时间顺序，采用单个采样通道依次对各路窄带信号进行采样；得到窄带采样信号序列；
11.步骤s4、对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到n路并行处理通道，在每路并行处理通道中，对于输入的窄带采样信号进行上采样、移频和拼接合成处理，得到宽度信号的采样信号。
12.进一步地，在进行延时处理前，采用一个参考信号分别与每一路窄带信号进行叠加混合得到混合信号；
13.在对混合信号进行采样后，从混合信号的采样信号中提取参考信号的采样信号，计算出各采样通道之间的参考信号采样信号的延时误差，作为各通道的延时校准信号，用于各通道的窄带采样信号的延时误差校准。
14.进一步地，所述参考信号与采样通道的采样时钟同相参。
15.进一步地，所述参考信号的周期大于不同窄带信号之间的时间延时误差的最大值。
16.进一步地，n路并行的窄带信号分别进行延时处理的延时时间均为所述参考信号周期的整数倍。
17.进一步地，所述步骤s4中具体包括，
18.1)对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到n个并行处理通道；
19.2)从窄带采样信号序列中提取出各通道信号中参考信号的采样信号；进行不同通道参考信号之间的相位差对比产生代表通道延时的延时校准信号；
20.3)对每个通道的窄带采样信号进行上采样处理；
21.4)根据每个通道的上采样处理后的信号与对应的延时校准信号进行各通道的延时误差校准；
22.5)对延时误差校准后的上采样信号进行移频和拼接合成处理，得到宽度信号的采样信号。
23.本发明还公开了一种宽带信号的延时采样装置，包括：
24.信号分解模块，用于将宽带信号进行频带分解得到n路并行的窄带信号；n≥2；
25.并行延迟模块，用于对n路并行的窄带信号分别进行延时处理得到在时间上不重叠的延时后n路窄带信号；
26.窄带采样模块，用于根据延时后n路窄带信号的时间顺序，采用单个采样通道依次对各路窄带信号进行采样；得到窄带采样信号序列；
27.采样输出模块，用于对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到n路并行处理通道，在每路并行处理通道中，对于输入的窄带采样信号进行上采样、移频和拼接合成处理，得到宽度信号的采样信号。
28.进一步地，所述并行延迟模块包括n个信号混合模块、n个延时模块、采样及同步信号产生模块和通道合并模块；
29.所述宽带信号分解模块输出的n路并行的窄带信号，分别输入到n个信号混合模块，n个信号混合模块与n个延时模块对应连接；
30.每一个所述信号混合模块，用于将参考信号分别与输入的窄带信号进行叠加混合得到混合信号；
31.每一路延时模块，用于采用对应的延时时间对输入的混合信号进行延时；
32.通道合并模块与每一路延时模块连接，用于将n个延时模块输出的混合信号按照时间顺序合并到一个通道中，输出到窄带采样模块；
33.所述采样及同步信号产生模块，用于产生参考信号分n路输出到每一个信号混合模块中，与输入的窄带信号进行信号混合；并产生与每个延时模块对应的延时控制信号输出到对应的延时模块，控制延时模块的延时时间；产生采样时钟信号输出到窄带采样模块。
34.进一步地，所述参考信号与采样时钟信号同相参；所述参考信号的周期大于不同窄带信号之间的时间延时误差的最大值；延时控制信号的延时时间为参考信号周期的整数倍。
35.进一步地，所述采样输出模块包括通道校准参数提取模块，通道分解模块、n个上采样处理模块、n个校准处理模块、n个移频处理模块和频率拼接模块；
36.所述通道校准参数提取模块，用于从窄带采样信号序列中提取出各通道信号中参考信号的采样信号；进行不同通道参考信号之间的相位差对比产生代表通道延时的延时校准信号，输出到对应的校准处理模块中；
37.通道分解模块，用于将窄带采样信号序列依照时间先后顺序分解为n个通进行输出到n个上采样处理模块；n个上采样处理模块、n个校准处理模块与n个移频处理模块对应顺序连接；
38.每个所述上采样处理模块，用于对输入的窄带采样信号进行上采样处理，后输出到对应的校准处理模块；
39.每个所述校准处理模块，用于对每个通道的上采样处理后的信号与输入的延时校准信号进行校准处理，后输出到对应的移频处理模块；
40.每个所述移频处理模块，用于对校准后的采样信号进行移频处理后输出到频率拼接模块；通过移频处理将每个通道采样信号的频率范围对应到本实施例宽带信号分解前所对应的频带；
41.所述频率拼接模块，用于对移频后的各通道采样信号进行拼接合成，得到宽带采样信号。
42.本发明至少可实现以下有益效果：
43.本发明公开的一种宽带信号的延时采样方法及装置，用单通道实现对宽带信号采样，解决了多通道方案实现宽带信号采样所造成的系统复杂、成本高等问题；采用低速采样实现对宽带信号采样，解决了宽带信号高速采样实现难度大的问题。
附图说明
44.附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
45.图1为本发明实施例中的宽带信号的延时采样方法流程图；
46.图2为本发明实施例中的宽带信号的延时采样装置原理框图；
47.图3为本发明实施例中的窄带并行延迟串行采样原理框图；
48.图4为本发明实施例中的窄带采样信号上采样移频和拼接处理原理框图。
具体实施方式
49.下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本技术一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
50.实施例一
51.本发明的实施例公开了一种宽带信号的延时采样方法，如图1所示，包括：
52.步骤s1、将宽带信号进行频带分解得到n路并行的窄带信号；n≥2；
53.步骤s2、对n路并行的窄带信号分别进行延时处理得到在时间上不重叠的延时后n路窄带信号；
54.步骤s3、根据延时后n路窄带信号的时间顺序，采用单个采样通道依次对各路窄带信号进行采样；得到窄带采样信号序列；
55.步骤s4、对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到n路并行处理通道，在每路
并行处理通道中，对于输入的窄带采样信号进行上采样、移频和拼接合成处理，得到宽度信号的采样信号。
56.考虑到在对多路并行的窄带信号分别进行延时处理时，各路的延时误差对信号采样会造成影响。在本实施例中的优选方案中，在进行延时处理前，采用一个参考信号分别与每一路窄带信号进行叠加混合得到混合信号；
57.对混合信号进行采样后，从混合信号的采样信号中提取参考信号的采样信号，计算出各通道之间的参考信号采样信号的延时误差，作为各通道的延时校准信号，用于各通道的窄带采样信号的延时误差校准。
58.优选的，所述参考信号与采样通道的采样时钟同相参；
59.优选的，所述参考信号的周期大于不同窄带信号之间的时间延时误差的最大值；
60.优选的，n路并行的窄带信号分别进行延时处理的延时时间均为参考信号周期的整数倍。
61.具体的，在步骤s1中，所述宽带信号为宽带连续信号，将宽带连续信号进行频带分解为两个或两个以上的相邻的窄带信号。
62.进一步地，在进行频带分解时，每个窄带信号是通过对宽带连续信号进行信号移频以及低通滤波处理得到。
63.并且，相邻频带的窄带信号之间的频带部分可重叠或不重叠，部分重叠或不重叠是基于滤波器的过度带的特性进行确定，至少保障所有相邻窄带信号的拼接合成的频带能够覆盖宽带信号的全部频率范围。
64.在一个更具体的方案中，在步骤s1中宽带连续信号经过分解，形成n个窄带信号，分别用n个通带相邻或相交的窄带带通滤波器，对宽带连续信号进行滤波，得到n个频带相邻或频带部分重叠的窄带信号，再对不同的窄带信号移频，得到n路并行的对应不同频带的窄带信号。
65.在另一个更具体的方案中，在步骤s1中，将宽带连续信号直接分成n个通道的宽带连续信号，再对每个通道的信号分别进行移频，然后再对每个通道的信号进行低通滤波，得到n路并行的对应不同频带的窄带信号。
66.具体的，在步骤s2中，对不同窄带信号采取不同的延时，每个窄带信号的延时不同，在进行延时操作时，相邻频带的窄带信号之间的相对延时量大于等于对宽带信号采样所要求的采样时间。
67.例如，被采样宽带信号带宽为b、时宽为ts，对应的被采样宽带信号的采样时间为tf(tf≥ts)，假设将被采样宽带信号分为n个窄带信号进行采样，每个窄带信号的采样时间为t
f_s
，则在每个窄带信号采样时，要求t
f_s
≥ts，总采样时间不低于n
×
t
f_s
，由此可以形成按时间分布的n个窄带信号的采样。
68.在一个具体的方案中，在步骤s2中，将参考信号与每一路窄带信号分别进行叠加混合后的得到n路混合信号；对每一路混合信号进行对应的时延后，得到在时间上不重叠的延时后多路窄带信号。
69.通过对包含该参考信号的混合频率采样后，通过滤波得到的参考信号的采样信号，利用该参考信号的采样信号对各路窄带采样信号的延时误差进行校准处理。
70.在进行延时操作时，n个窄带信号分别对应n个不同的延时，即第1个窄带信号对应
延时为0，第2个窄带信号对应延时为t
f_s
，
……
，第n个窄带信号对应延时为(n-1)
×
t
f_s
；上述延时时间均为参考信号周期的整数倍。
71.具体的，在步骤s3中，由于各个窄带信号出现的时间不同，因此，可根据延时后多路窄带信号的时间顺序，采用可以采用一个窄带信号通道进行传输；
72.并且，在采样过程中，采用一个采样通道的一个低速采样器件依次对各路窄带信号进行低速采样，得到窄带采样信号序列；完成信号的采样过程。
73.具体的，在步骤s4中，对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到多个并行处理通道；在每个处理通道中，对于输入的窄带信号进行上采样和移频处理；得到与步骤s1中多路并行的窄带信号频率对应的多路窄带信号的采样信号。
74.在一个具体的方案中，对于混合有参考信号的窄带信号的采样信号序列，所述步骤s4，具体包括，
75.1)对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到n个并行处理通道。
76.2)从窄带采样信号序列中提取出各通道信号中参考信号的采样信号；进行不同通道参考信号之间的相位差对比产生代表通道延时的延时校准信号；
77.具体的，通过对窄带采样信号序列进行滤波的方式提取参考信号的采样信号。
78.3)对于每个通道的窄带采样信号进行上采样处理；
79.所述上采样频率不低于宽带信号采样所需的奈奎斯特频率。
80.4)根据每个通道的上采样处理后的信号与通道所对应的延时校准信号进行各通道的延时误差校准；
81.5)对延时误差校准后的上采样信号进行移频和拼接合成处理，得到宽度信号的采样信号。
82.根据本实施例中通道与信号频带之间的对应关系，对每个通道的采样信号进行移频处理；通过移频处理将每个通道采样信号的频率范围对应到本实施例宽带信号分解前所对应的频带；
83.对移频后的各通道采样信号进行拼接合成，得到宽带采样信号。
84.综上所述，本实施例中的宽带信号的延时采样方法，通过对宽度信号的分解、延时，形成时间上不重叠的延时后多路窄带信号，再通过单通道实现对宽带信号采样，解决了多通道方案实现宽带信号采样所造成的系统复杂、成本高等问题；并且，采用低速采样实现对宽带信号采样，解决了宽带信号高速采样实现难度大的问题。
85.实施例二
86.本发明的实施例公开了一种宽带信号的延时采样装置，如图2所示，包括：
87.信号分解模块，用于将宽带信号进行频带分解得到n路并行的窄带信号；n≥2；
88.并行延迟模块，用于对n路并行的窄带信号分别进行延时处理得到在时间上不重叠的延时后n路窄带信号；
89.窄带采样模块，用于根据延时后n路窄带信号的时间顺序，采用单个采样通道依次对各路窄带信号进行采样；得到窄带采样信号序列；
90.采样输出模块，用于对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到n路并行处理通道，在每路并行处理通道中，对于输入的窄带采样信号进行上采样、移频和拼接合成处理，得到宽度信号的采样信号。
91.优选的，宽带信号分解模块将宽带信号进行频带分解得到n路并行的窄带信号；
92.如图3所示，所述并行延迟模块包括n个信号混合模块、n个延时模块、采样及同步信号产生模块和通道合并模块；
93.所述宽带信号分解模块输出的n路并行的窄带信号，分别输入到n个信号混合模块，n个信号混合模块与n个延时模块对应连接；
94.每一个所述信号混合模块，用于将参考信号分别与输入的窄带信号进行叠加混合得到混合信号；
95.每一路延时模块，用于采用对应的延时时间对输入的混合信号进行延时；
96.通道合并模块与每一路延时模块连接，用于将n个延时模块输出的混合信号按照时间顺序合并到一个通道中，输出到窄带采样模块；
97.所述采样及同步信号产生模块，用于产生参考信号分n路输出到每一个信号混合模块中，与输入的窄带信号进行信号混合；并产生与每个延时模块对应的延时控制信号输出到对应的延时模块，控制延时模块的延时时间；产生采样时钟信号输出到窄带采样模块。
98.具体的，所述参考信号与采样时钟信号同相参；所述参考信号的周期大于不同窄带信号之间的时间延时误差的最大值；延时控制信号的延时时间为参考信号周期的整数倍。
99.如图4所示，所述采样输出模块包括通道校准参数提取模块，通道分解模块、n个上采样处理模块、n个校准处理模块、n个移频处理模块和频率拼接模块；
100.所述通道校准参数提取模块，用于从窄带采样信号序列中提取出各通道信号中参考信号的采样信号；进行不同通道参考信号之间的相位差对比产生代表通道延时的延时校准信号，输出到对应的校准处理模块中；
101.通道分解模块，用于将窄带采样信号序列依照时间先后顺序分解为n个通进行输出到n个上采样处理模块；n个上采样处理模块、n个校准处理模块与n个移频处理模块对应顺序连接；
102.每个所述上采样处理模块，用于对输入的窄带采样信号进行上采样处理，后输出到对应的校准处理模块；
103.每个所述校准处理模块，用于对每个通道的上采样处理后的信号与输入的延时校准信号进行校准处理，后输出到对应的移频处理模块；
104.每个所述移频处理模块，用于对校准后的采样信号进行移频处理后输出到频率拼接模块；通过移频处理将每个通道采样信号的频率范围对应到本实施例宽带信号分解前所对应的频带；
105.所述频率拼接模块，用于对移频后的各通道采样信号进行拼接合成，得到宽带采样信号。
106.在本实施例中更加具体的技术细节和相应的技术效果与实施例一相同，请参照实施例一，在此就不一一赘述了。
107.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种宽带信号的延时采样方法，其特征在于，包括：步骤s1、将宽带信号进行频带分解得到n路并行的窄带信号；n≥2；步骤s2、对n路并行的窄带信号分别进行延时处理得到在时间上不重叠的延时后n路窄带信号；步骤s3、根据延时后n路窄带信号的时间顺序，采用单个采样通道依次对各路窄带信号进行采样；得到窄带采样信号序列；步骤s4、对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到n路并行处理通道，在每路并行处理通道中，对于输入的窄带采样信号进行上采样、移频和拼接合成处理，得到宽度信号的采样信号。2.根据权利要求1所述的延时采样方法，其特征在于，在进行延时处理前，采用一个参考信号分别与每一路窄带信号进行叠加混合得到混合信号；在对混合信号进行采样后，从混合信号的采样信号中提取参考信号的采样信号，计算出各采样通道之间的参考信号采样信号的延时误差，作为各通道的延时校准信号，用于各通道的窄带采样信号的延时误差校准。3.根据权利要求2所述的延时采样方法，其特征在于，所述参考信号与采样通道的采样时钟同相参。4.根据权利要求3所述的延时采样方法，其特征在于，所述参考信号的周期大于不同窄带信号之间的时间延时误差的最大值。5.根据权利要求4所述的延时采样方法，其特征在于，n路并行的窄带信号分别进行延时处理的延时时间均为所述参考信号周期的整数倍。6.根据权利要求2所述的延时采样方法，其特征在于，所述步骤s4中具体包括，1)对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到n个并行处理通道；2)从窄带采样信号序列中提取出各通道信号中参考信号的采样信号；进行不同通道参考信号之间的相位差对比产生代表通道延时的延时校准信号；3)对每个通道的窄带采样信号进行上采样处理；4)根据每个通道的上采样处理后的信号与对应的延时校准信号进行各通道的延时误差校准；5)对延时误差校准后的上采样信号进行移频和拼接合成处理，得到宽度信号的采样信号。7.一种宽带信号的延时采样装置，其特征在于，包括：信号分解模块，用于将宽带信号进行频带分解得到n路并行的窄带信号；n≥2；并行延迟模块，用于对n路并行的窄带信号分别进行延时处理得到在时间上不重叠的延时后n路窄带信号；窄带采样模块，用于根据延时后n路窄带信号的时间顺序，采用单个采样通道依次对各路窄带信号进行采样；得到窄带采样信号序列；采样输出模块，用于对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到n路并行处理通道，在每路并行处理通道中，对于输入的窄带采样信号进行上采样、移频和拼接合成处理，得到宽度信号的采样信号。
8.根据权利要求7所述的延时采样装置，其特征在于，所述并行延迟模块包括n个信号混合模块、n个延时模块、采样及同步信号产生模块和通道合并模块；所述宽带信号分解模块输出的n路并行的窄带信号，分别输入到n个信号混合模块，n个信号混合模块与n个延时模块对应连接；每一个所述信号混合模块，用于将参考信号分别与输入的窄带信号进行叠加混合得到混合信号；每一路延时模块，用于采用对应的延时时间对输入的混合信号进行延时；通道合并模块与每一路延时模块连接，用于将n个延时模块输出的混合信号按照时间顺序合并到一个通道中，输出到窄带采样模块；所述采样及同步信号产生模块，用于产生参考信号分n路输出到每一个信号混合模块中，与输入的窄带信号进行信号混合；并产生与每个延时模块对应的延时控制信号输出到对应的延时模块，控制延时模块的延时时间；产生采样时钟信号输出到窄带采样模块。9.根据权利要求8所述的延时采样装置，其特征在于，所述参考信号与采样时钟信号同相参；所述参考信号的周期大于不同窄带信号之间的时间延时误差的最大值；延时控制信号的延时时间为参考信号周期的整数倍。10.根据权利要求9所述的延时采样装置，其特征在于，所述采样输出模块包括通道校准参数提取模块，通道分解模块、n个上采样处理模块、n个校准处理模块、n个移频处理模块和频率拼接模块；所述通道校准参数提取模块，用于从窄带采样信号序列中提取出各通道信号中参考信号的采样信号；进行不同通道参考信号之间的相位差对比产生代表通道延时的延时校准信号，输出到对应的校准处理模块中；通道分解模块，用于将窄带采样信号序列依照时间先后顺序分解为n个通进行输出到n个上采样处理模块；n个上采样处理模块、n个校准处理模块与n个移频处理模块对应顺序连接；每个所述上采样处理模块，用于对输入的窄带采样信号进行上采样处理，后输出到对应的校准处理模块；每个所述校准处理模块，用于对每个通道的上采样处理后的信号与输入的延时校准信号进行校准处理，后输出到对应的移频处理模块；每个所述移频处理模块，用于对校准后的采样信号进行移频处理后输出到频率拼接模块；通过移频处理将每个通道采样信号的频率范围对应到本实施例宽带信号分解前所对应的频带；所述频率拼接模块，用于对移频后的各通道采样信号进行拼接合成，得到宽带采样信号。

技术总结

本发明涉及一种宽带信号的延时采样方法及装置，方法包括，将宽带信号进行频带分解得到N路并行的窄带信号；对N路并行的窄带信号分别进行延时处理得到在时间上不重叠的延时后N路窄带信号；根据延时后N路窄带信号的时间顺序，采用单个采样通道依次对各路窄带信号进行采样；得到窄带采样信号序列；对窄带采样信号序列按时间顺序分解后输出到N路并行处理通道，在每路并行处理通道中，对于输入的窄带采样信号进行上采样、移频和拼接合成处理，得到宽度信号的采样信号。本发明采用低速采样实现对宽带信号采样，解决了宽带信号高速采样实现难度大的问题。难度大的问题。难度大的问题。