本發(fā)明屬于電磁兼容性測試領(lǐng)域，具體涉及一種用頻裝備發(fā)射譜包絡(luò)提取方法，能夠通過對離散頻譜數(shù)據(jù)局部極大值的處理以及端點(diǎn)的處理，形成用頻裝備發(fā)射譜包絡(luò)。

背景技術(shù)：

用頻裝備發(fā)射譜是用頻裝備發(fā)射特性的頻域表示，是用頻裝備頻譜兼容性分析及電磁兼容分析中頻偏△f計(jì)算的依據(jù)之一。用頻裝備發(fā)射譜具有數(shù)量多、類型多、無時(shí)間信息等特點(diǎn)。

為了更方便的將用頻裝備發(fā)射譜應(yīng)用于用頻裝備頻譜兼容性分析及電磁兼容分析中，一般不直接采用其原始的頻譜測試數(shù)據(jù)，而是采用其頻譜包絡(luò)。采用頻譜包絡(luò)具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)能更“真實(shí)”的反映用頻裝備的頻譜特性，特別是敏感設(shè)備接收帶寬大于頻譜測試帶寬時(shí)；2)降低數(shù)據(jù)存儲量，頻譜包絡(luò)僅需存取關(guān)鍵特征點(diǎn)；3)便于不同頻點(diǎn)發(fā)射譜的轉(zhuǎn)換。

目前文獻(xiàn)中所述的數(shù)據(jù)包絡(luò)提取算法主要有Hilbert變換法、頻譜模板法等，該兩種方法存在的主要問題如下：

(1)Hilbert變換法適用于時(shí)域包絡(luò)提取(即數(shù)據(jù)中包含時(shí)間信息)，是信號的低通等效，可實(shí)現(xiàn)調(diào)制信號和載波信號的分離。圖1為采用Hilbert變換提取AM調(diào)制信號包絡(luò)的結(jié)果，從該計(jì)算結(jié)果來看，對于含有時(shí)間信息的數(shù)據(jù)，Hilbert能夠?qū)崿F(xiàn)其包絡(luò)的提取。而用頻裝備發(fā)射譜數(shù)據(jù)由于無相應(yīng)的時(shí)間信息，因此該方法不能用于用頻裝備發(fā)射譜包絡(luò)的提取。

(2)頻譜模板法通過幾條直線(單調(diào)下降)形成頻譜的(直線)包絡(luò)線，其優(yōu)點(diǎn)是存儲的數(shù)據(jù)量大大降低，缺點(diǎn)是過于保守，不夠精確。圖2為采用頻譜模板法提取用頻裝備發(fā)射譜包絡(luò)的示意圖，從這些結(jié)果可以清晰的看到該方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對傳統(tǒng)頻譜模板法提取頻譜過于粗糙、頻譜數(shù)據(jù)無時(shí)間信息而不能使用Hilbert變換提取包絡(luò)等難題，提供一種用頻裝備發(fā)射譜包絡(luò)提取方法，基于局部極大值提取用頻裝備頻譜包絡(luò)，可應(yīng)用到頻譜兼容性分析及電磁兼容分析中用頻裝備發(fā)射譜精確建模中。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用頻裝備發(fā)射譜包絡(luò)提取方法，包括如下步驟：

(1)幅度歸一化：對原始的頻譜數(shù)據(jù)，遍歷整個(gè)頻譜數(shù)據(jù)，找出頻譜最大值，將每個(gè)頻譜數(shù)據(jù)與該頻譜最大值做差，即幅度歸一化到0dB；

(2)頻率歸一化：在幅度歸一化的基礎(chǔ)上，以頻譜最大值對應(yīng)的參考頻率值f₀為基礎(chǔ)，將每個(gè)頻率值與f₀做差，即頻率歸一化到0Hz；

(3)一次極大值計(jì)算：采用差分求解極值，首先對離散的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行差分計(jì)算，從而得到一個(gè)差分向量，如果差分向量中相鄰元素的符號相反，那么對應(yīng)點(diǎn)就是一個(gè)極值點(diǎn)；若前一個(gè)差分向量元素為正，后一個(gè)差分向量元素為負(fù)的情況對應(yīng)著極大值；然后抽取頻譜數(shù)據(jù)中的極大值，形成一次極大值頻譜數(shù)據(jù)作為提取的極大值點(diǎn)數(shù)據(jù)；

(4)端點(diǎn)處理：設(shè)歸一化處理后頻譜數(shù)據(jù)兩端點(diǎn)值分別為P′(1)、P′(n)，步驟(3)提取的極大值點(diǎn)數(shù)據(jù)兩端點(diǎn)值分別為env(2)、env(n-1)，端點(diǎn)處理后生成的極大值頻譜數(shù)據(jù)端點(diǎn)值env(1)、env(n)計(jì)算公式分別為：

env(1)＝P′(1)+0.5×|P′(1)-env(2)|

env(n)＝P′(n)+0.5×|P′(n)-env(n-1)|

(5)插值：利用步驟(4)生成的極大值頻譜數(shù)據(jù)和原始頻譜數(shù)據(jù)中的頻率索引，采用樣條插值方式，對生成的極大值頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，獲得插值處理后的頻譜包絡(luò)線。

按上述方案，所述步驟(3)還包括二次極大值計(jì)算的步驟，對于頻譜變化劇烈的用頻裝備，根據(jù)一次包絡(luò)提取情況，若包絡(luò)平滑度較差，進(jìn)行二次極值提取，具體為：在一次極大值頻譜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，再次進(jìn)行差分計(jì)算，并提取其中的極大值，形成二次極大值頻譜數(shù)據(jù)作為提取的極大值點(diǎn)數(shù)據(jù)。

按上述方案，所述步驟(5)樣條插值方式包括cubic立方插值和spline三次樣條函數(shù)插值方法兩種。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：

1、解決了傳統(tǒng)頻譜模板法提取頻譜過于粗糙、頻譜數(shù)據(jù)無時(shí)間信息而不能使用Hilbert變換提取包絡(luò)等難題，可根據(jù)具體裝備頻譜數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，通過采用一次極值或者二次極值實(shí)現(xiàn)頻譜包絡(luò)的提取，通過幅度歸一化和頻率歸一化生成歸一化頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)，通過樣條插值實(shí)現(xiàn)頻譜包絡(luò)數(shù)據(jù)的平滑；

2、本發(fā)明計(jì)算原理簡便清晰，工程實(shí)用性強(qiáng)。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)采用Hilbert變換提取AM調(diào)制信號包絡(luò)的示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)采用頻譜模板法提取頻譜包絡(luò)的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例原始頻譜數(shù)據(jù)示意圖；

圖4是圖3原始頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后的頻譜數(shù)據(jù)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例歸一化頻譜數(shù)據(jù)與提取的端點(diǎn)未處理的一次極值點(diǎn)的示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例歸一化頻譜數(shù)據(jù)與端點(diǎn)處理后生成的極大值頻譜數(shù)據(jù)的示意圖；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例采用cubic插值獲得的插值處理后的頻譜包絡(luò)線的示意圖；

圖8是本發(fā)明實(shí)施例采用spline插值獲得的插值處理后的頻譜包絡(luò)線的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明實(shí)施例用頻裝備為某大功率發(fā)射設(shè)備，圖3為其發(fā)射譜數(shù)據(jù)，其中橫軸為頻率，縱軸為頻譜能量，實(shí)施例用頻裝備發(fā)射譜包絡(luò)提取方法，包括如下步驟：

(1)幅度歸一化

對原始的頻譜數(shù)據(jù)，遍歷整個(gè)頻譜數(shù)據(jù)，找出其頻譜最大值P_max，在此基礎(chǔ)上，將每個(gè)頻譜數(shù)據(jù)與該頻譜最大值P_max做差：

P_i′＝P_i-P_max

其中，P_i′為處理(頻率歸一化)后的頻譜幅度值，P_i為原始的頻譜幅度值，1≤i≤N，N為頻譜數(shù)據(jù)總個(gè)數(shù)；

通過該步驟將頻譜幅度歸一化到0dB；

(2)頻率歸一化

在幅度歸一化的基礎(chǔ)上，以頻譜最大值P_max對應(yīng)的參考頻率值f₀為基礎(chǔ)，將每個(gè)頻率值與f₀做差：

f_i′＝f_i-f₀

其中，f_i′為處理后的頻率值，f_i為原始頻譜的頻率值，1≤i≤N，N為頻譜數(shù)據(jù)總個(gè)數(shù)；

通過該步驟將頻率歸一化到0Hz；歸一化后的頻譜數(shù)據(jù)如圖4所示；

(3)一次極大值計(jì)算

由于頻譜數(shù)據(jù)是離散數(shù)據(jù)，具體計(jì)算時(shí)采用差分代替微分求解極值，首先對離散的頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行差分計(jì)算，從而得到一個(gè)差分向量A：

A＝diff(P′)

其中P′為歸一化后的頻譜數(shù)據(jù)；如果差分向量A中相鄰元素的符號相反，那么對應(yīng)點(diǎn)就是一個(gè)極值點(diǎn)；若前一個(gè)差分向量元素為正，后一個(gè)元素為負(fù)的情況對應(yīng)著極大值；

然后抽取頻譜數(shù)據(jù)中的極大值，形成一次極大值頻譜數(shù)據(jù)，如圖5所示；

根據(jù)具體裝備頻譜數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，對于頻譜變化劇烈的用頻裝備，根據(jù)一次包絡(luò)提取情況，若包絡(luò)平滑度較差，進(jìn)行二次極值提??；在一次極大值頻譜數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，再次進(jìn)行差分計(jì)算，并提取其中的極大值，形成二次極大值頻譜數(shù)據(jù)作為提取的極大值點(diǎn)數(shù)據(jù)；

(4)端點(diǎn)處理

設(shè)歸一化處理后頻譜數(shù)據(jù)兩端點(diǎn)值分別為P′(1)、P′(n)，步驟(3)提取的極大值點(diǎn)數(shù)據(jù)兩端點(diǎn)值分別為env(2)、env(n-1)，端點(diǎn)處理后生成的極大值頻譜數(shù)據(jù)端點(diǎn)值env(1)、env(n)計(jì)算公式分別為：

env(1)＝P′(1)+0.5×|P′(1)-env(2)|

env(n)＝P′(n)+0.5×|P′(n)-env(n-1)|

端點(diǎn)處理后生成的極大值頻譜數(shù)據(jù)如圖6所示；

(5)插值

為了使生成的極大值頻譜數(shù)據(jù)包絡(luò)線具有平滑的效果，利用步驟(4)生成的極大值頻譜數(shù)據(jù)和原始頻譜數(shù)據(jù)中的頻率索引，采用樣條插值方式，一般采用cubic(立方插值)和spline(三次樣條函數(shù)插值)方法，對生成的極大值頻譜數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合，獲得插值處理后的頻譜包絡(luò)線。采用cubic插值處理后的頻譜包絡(luò)線如圖7所示，采用spline插值處理后的頻譜包絡(luò)線如圖8所示。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。