一种微弱信号射频检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微弱信号射频检测方法及装置，其技术要点是：一种微弱信号射频检测装置，它包括功分器，其某一支路为检测支路，其余的为参考支路；参考支路和检测支路分别与180度相差的移相器相连；移相器最后再与一个功率合成器连接。本发明专利技术提出的射频微弱信号测试及处理方法简单易行，灵敏度高，能够有效地捕获淹没在背景噪声中的极微弱的目标信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波测量技术，特别是一种射频微弱信号检测方法及装置。
技术介绍
在射频频段，微弱信号的探测技术在生物医学、电磁兼容、雷达、军事等领域扮演着重要角色。所谓的微弱信号是相对背景噪声而言信号幅度的绝对值很小、信噪比很低的一类信号，且这类信号常被噪声淹没，如何在复杂的环境中将有用信号精确地探测出来，成为各领域内微弱信号探测的关键问题。在实际应用中，由于该类信号十分微弱导致相关测试、特征信息提取及分析比较困难。经典的射频微弱信号检测方法有滤波、放大等方法，其基本物理思想是针对要提取的信号频带设计出带宽尽量窄的滤波器（放大器等）结构的传感器，从而使目标信号和极少量的噪声可以通过，达到检测信号的目的，此种方法灵敏度有限，可探测信号的频带比较窄，而且无法规避射频传输线中的强背景噪声，获得的信号质量不高。由于微弱信号检测的核心是各式各样的传感器，如光电传感器、压电传感器、射频传感器等，如果传感器的灵敏度不高，将导致检测信号被噪声淹没，则微弱信号检测将十分困难，因此高灵敏度的射频传感器称为微波频段内微弱信号检测研究的重要内容。微弱信号的射频检测属于电检测方法，即将相关参量信号经过射频电子线路后进行显示和记录。电检测系统包括射频传感器、测试电路、信号提取算法、目标信息处理等组成。电检测方法具有成本低、易集成、免标记、实时在线测量等优点。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对射频微弱信号总是淹没在背景噪声中的现象，设计一种高灵敏度测试装置及特征信息的提取方法。本专利技术的技术方案是，一种微弱信号射频检测方法，其特征包括如下步骤：用一个一分二或一分三的功分器A的某一个或两个输出支路作为参考支路，其余支路作为检测支路；射频微弱信号B驱动检测支路，得到差分信号C、D及功分器A的输入端口信号H；将检测支路信号连接一个180度移相器得到信号E，参考支路信号连接0度移相器得到信号F；将E、F信号共同送入与A一样的功分器获得信号G；将所述的信号H及G进行处理，结合相关运算提取出目标信号的特征信息，所述的微弱信号检测中，各模块放置的顺序不能互换。一种微弱信号射频检测装置，其特征在于：它包括功分器，其某一支路为检测支路，其余的为参考支路；参考支路和检测支路分别与180度相差的移相器相连；移相器最后再与一个功率合成器连接。本专利技术微弱信号检测采取两条支路相比较的方法，首先对整个测试系统进行0扰动，经过上述信号的传输与转换后获得一组信号H1及G1；然后将待检测的微弱信号驱动检测支路，经过上述信号传输及转换获得第二组信号H2及G2；通过比较两组信号，初步获得携载目标信号的原始信息，并采用神经网络方法建立原始信息与目标特征信号的模型，完成最后的目标信号的处理。综上所述，本专利技术提出的射频微弱信号测试及处理方法简单易行，灵敏度高，能够有效地捕获淹没在背景噪声中的极微弱的目标信号。本专利技术采取微弱信号驱动测试装置前后检测信息的对比，有效地提高了微弱信号的信噪比，灵敏度大大提高。实验证实，该装置可在较强的干扰环境中实现对nl(纳升)量级的溶液引起的极其微弱的信号进行检测，因此具有十分有用的应用价值。附图说明；图1是本专利技术的工作原理示意图，图2是本专利技术所述的微弱信号驱动检测支路示意图，图3是本专利技术所述的一分二等分功分器的结构示意图，图4是本专利技术的另一种方案的工作原理示意图。具体实施方式：结合以上附图详细描述实施例，实施例1：本实施例中，微弱信号是生物医学信息，生物医学特征信息是由生命体在错综复杂的生命活动中产生的，将携带有有用信号的以特定形式来表征某些现象的介质称为生物医学信息。其特点为：表征生物体局部信息的介质或介质团的尺寸十分微小；有用信息十分微弱且伴随有强背景噪声。该微弱信号的检测方法如下步骤：如图2所示为微弱信号驱动功分器检测支路示意图，其中检测支路为一分二等分功分器的某一输出支路，另一输出支路为参考支路，微弱信号驱动检测支路后，将在两支路上引起一个差分信号C、D及功分器A的输入端口信号H，信号C、D分别传输到180度及0度移相器，然后产生的信号为E、F。将E、F信号共同送入与A一样的功分器（功率合成器）获得信号G，将信号G输入到神经网络算法中，最终提取出目标信息的特征参数。整个测试系统如图1所示。其中本专利技术所示的微弱信号驱动的功分器如图3所示，其为一分二等分功分器，功分器采用共面波导传输线7、不对称共面带线10及槽线8、9组成，其中1为共面波导的缝隙，2为中间导带；3为不对称共面带线的导带，4为介质；5为功分器的隔离电阻，6为引线；8和9为功分器的两个输出支路作为参考支路和测试支路。为便于信号传输，移相器也采用平面传输线（如槽线与共面波导）构造。具体地，首先在0驱动（即检测支路无任何外加信号）情况下，将功分器的两个支路分别于180度移相器和0度移相器相连，两个移相器的另外一个端口与功率合成器相连，组成测试系统，开通信号源，获得系统的信号H1及G1；然后将微弱医学信息驱动检测支路，该信号将影响功分器的输入端口的信号，及经过移相器的转换和传输的信号，此时可获得测试系统的另一组信号H2及G2；最后比较H1及G1和H2及G2，获得携载有微弱的生物医学信息的原始信号。在上述工作的基础上，采用神经网络方法建立原始信息与特征信号的提取模型，即采取神经网络算法完成目标特征信息的提取。实施例2：本实施例中微弱信号时纳升量级的微量液体引起的，该微弱信号的检测方法与实施例1相似，只是承载微弱信号的功分器采用一分三等分功分器，该功分器采用微带线及耦合微带线组成，将一分三功分器的某一输出支路作为检测支路，其余两个输出支路作为参考支路。为便于测试，需在检测支路与参考支路设计盛放微量液体的微流通道，其整个测试系统如图4所示。特别说明，为便于信号传输及检测，该实施例中两个参考支路连接的两个180度移相器及一个检测支路连接的0度移相器采用微带线构造，且将原始信号输入神经网络算法之前，需建立完善的原始信息与特征信息的参数提取模型。本专利技术设计的射频微弱信号的检测装置简单，采取微弱信号驱动测试装置的检测支路前后信息的对比，结合神经网络方法完成目标信息特征参数的提取。与传统方法相比，无需对微弱信号放大、滤波，检测装置成本低、灵敏度及精确度高。上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利技术创造的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微弱信号射频检测方法，其特征在于：包括如下步骤：用一个一分二或一分三的功分器A的某一个或两个输出支路作为参考支路，其余支路作为检测支路；射频微弱信号B 驱动检测支路，得到差分信号C、D及功分器A的输入端口信号H；将检测支路信号连接一个180度移相器得到信号E，参考支路信号连接0度移相器得到信号F；将E、F信号共同送入与A一样的功分器获得信号G；将所述的信号H及G进行处理，结合相关运算提取出目标信号的特征信息，所述的微弱信号检测中，各模块放置的顺序不能互换。

【技术特征摘要】
1.一种微弱信号射频检测方法，其特征在于：包括如下步骤：用一个一分二或一分三的功分器A的某一个或两个输出支路作为参考支路，其余支路作为检测支路；射频微弱信号B驱动检测支路，得到差分信号C、D及功分器A的输入端口信号H；将检测支路信号连接一个180度移相器得到信号E，参考支路信号连接0度移相器得到信号F；将E、F信号共同送...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟娜，杨新伟，詹华伟，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南;41