一種利用臨近頻點采樣建立傳導干擾耦合通道多元線性回歸模型的方法技術

本發明專利技術公開了一種利用臨近頻點采樣建立傳導干擾耦合通道多元線性回歸模型的方法，在已知干擾源的條件下，利用臨近頻點采樣建立多元線性回歸模型的傳導電磁干擾耦合通道參數化建模方法，通過頻率分段的方法，將多元線性回歸建模方法應用到具有非線性關系特性的傳導電磁干擾耦合通道的參數化建模中來，并通過采樣考察頻點附近一系列頻點特性獲取該頻點處建模所需的多路觀測樣本。本發明專利技術在無任何耦合通道先驗知識的前提下，可以通過提取干擾源和端口測試信號的變量關系得到耦合通道的參數化模型，具有普適性。

【技術實現步驟摘要】
一種利用臨近頻點采樣建立傳導干擾耦合通道多元線性回歸模型的方法
本專利技術屬于電磁兼容建模領域，涉及一種利用臨近頻點采樣建立傳導干擾耦合通道多元線性回歸模型的方法。
技術介紹
在電磁兼容的傳導干擾發射測試中，受試設備內部有許多獨立的干擾源，這些干擾源產生的干擾信號通過耦合通道耦合到待測端口，共同形成了待測端口的干擾信號。若受試設備的干擾發射超標則需對其進行改進，在已知受試設備內部干擾源特性卻無法將其抑制的條件下，只有對其干擾耦合通道做出一定的改變才能使受試設備滿足標準，因此需要對其耦合通道的特性進行建模分析。現階段對傳導干擾耦合通道的建模主要分為時域建模和頻域建模，時域建模方法需要首先提取元器件及PCB的寄生參數，建立電路仿真模型，并利用電路仿真軟件進行時域仿真，最后對仿真所得的干擾電壓進行頻譜分析得到最終的干擾噪聲頻譜；目前的頻域建模方法則需要對干擾的耦合機理進行分析以建立干擾的頻域仿真模型，以電壓或電流源表示干擾源，以無源網絡表示干擾耦合通路，在頻域直接計算電磁干擾頻譜。上述方法，均在有一定干擾耦合通道先驗知識的前提下，建立電路仿真模型，然而問題在于，在實際測試中往往對干擾耦合通道毫無任何先驗知識，同時模型的適用范圍較小，建立的模型只能針對該類特定耦合通道。
技術實現思路
本專利技術的目的是為了解決上述問題，提出了一種利用臨近頻點采樣建立傳導干擾耦合通道多元線性回歸模型的方法。本專利技術的一種利用臨近頻點采樣建立傳導干擾耦合通道多元線性回歸模型的方法，在已知干擾源的條件下，利用臨近頻點采樣建立多元線性回歸模型的傳導電磁干擾耦合通道參數化建模方法，通過頻率分段的方法，將多元線性回歸建模方法應用到具有非線性關系特性的傳導電磁干擾耦合通道的參數化建模中來，并通過采樣考察頻點附近一系列頻點特性獲取該頻點處建模所需的多路觀測樣本，其實現步驟如下：步驟一、信號獲取。對測試端口信號進行采集，若采集到時域信號，則需要將其進行傅里葉變換到頻域，若采集到的是頻域信號，則可直接利用，得到頻域的端口測試信號Y(f)。步驟二、頻域分段。為避免全頻段中信號非線性關系帶來的誤差，本專利技術分段采用多元線性回歸，同時在考察頻點以及該頻率附近很小的一段頻率內獲取樣本作為求解多元線性回歸模型的多次觀測樣本，對該小頻段內干擾源與端口測試信號的關系視為線性，同時對小頻段內每個頻點的線性關系視為相同，采用多元線性回歸擬合出的結果作為該考察頻點處的模型。對足夠多的離散頻點進行上述處理，即可得出一定頻率范圍內較完整的耦合通道型。已知的干擾源信號為X1(f),X2(f),…,Xk(f)，其中Xj1,Xj2,…,Xjn為干擾源Xj(j＝1,2,…,k)在考察頻率fs附近一系列頻點f1,f2,…,fn處的特性，將這n個干擾電壓作為干擾源Xj(j＝1,2,…,k)在fs頻點處的n次觀測樣本，相對應的模塊端口信號在這一系列頻點處的干擾特性為Y1,Y2,…,Yn，將其作為端口測試到的混合信號Y(f)在fs頻點處的n次觀測樣本。對于有k個干擾源的條件下，每n＝k+1個頻點視為同一頻率下的觀測數據，分別對干擾源信號和端口測試信號的相應頻率進行分段。步驟三、多元線性回歸建模。使用多元線性回歸模型對每小頻段的n組樣本數據進行回歸處理，進而求得全頻段的多元線性回歸系數矩陣。在fs頻點處的多元線性回歸模型為：Y(fs)＝β0(fs)+β1(fs)X1(fs)+β2(fs)X2(fs)+…+βk(fs)Xk(fs)+μ其中：βj(fs)(j＝0,1,2,…,k)為fs頻點處的k+1個未知數，即為回歸系數，μ為隨機誤差，通常μ～N(0,σ2)。根據n組觀測的樣本數據在fs頻點處建立的多元總體線性回歸方程組：利用計算得到的參數估計值來代替多元線性回歸模型中的未知參數βj(j＝1,2,…,k)。選擇多個考察頻率f1,f2,…,fm進行同樣的頻點采樣與多元線性回歸分析，得到全頻段的多元線性回歸系數矩陣，其中即為第i個頻點處第k個干擾源的回歸系數，全頻段的多元線性回歸系數矩陣即為待測頻率范圍下的干擾耦合通道特性模型。步驟四、對回歸系數矩陣進行優化處理。測試中的信號時包含環境噪聲的，對單純噪聲信號的頻點建模毫無意義，因此將回歸系數矩陣中單純噪聲信號頻點處的系數剔除，然后對非單純噪聲信號頻點處的系數進行插值，擬合得到新的全頻段的回歸系數矩陣。首先尋找噪聲頻點。觀察干擾源信號在帶寬BW范圍內即f1,f2,…，fm處的幅頻特性，設定閾值電壓為t1，其值略小于待測頻段內所有信號諧波頻點處的信號幅度，記錄大于閾值電壓t1的信號所對應的頻點fa,fb,…,fz。然后在上一步所有的回歸系數矩陣中，根據fa,fb,…,fz頻點處的回歸系數選用分段多項式插值得到全頻段BW內的回歸系數矩陣。步驟五、模型評估。將優化處理后的回歸系數矩陣帶入多元線性樣本回歸方程中，以干擾源信號為已知數求得擬合后的端口測試信號將原端口信號Y(f)與擬合后的信號進行包絡處理，對比包絡誤差。若誤差較小，說明建模計算準確，若誤差較大則說明計算錯誤，重復上述步驟二、三、四、五重新選取頻段內的頻點計算建模。最后得到的準確的優化處理后的全頻段的多元線性回歸系數矩陣即為待測頻率范圍下的傳導干擾耦合通道的參數化模型，若實測受試設備干擾發射超標，可觀察耦合通道特性，對耦合通道進行一定修改，使通過耦合通道后的干擾發射在限制以內。本專利技術的優點在于：(1)在無任何耦合通道先驗知識的前提下，可以通過提取干擾源和端口測試信號的變量關系得到耦合通道的參數化模型，具有普適性；(2)通過臨近頻點采樣與頻域分段的方法，可以將成熟的多元線性回歸建模方法應用到僅有單路觀測信號同時源與端口測試信號具有非線性關系的傳導干擾耦合通道參數化建模中來；(3)通過對系數矩陣的優化處理，可以剔除環境噪聲的影響，使得建立的參數化模型能夠反映耦合通道的物理特性。附圖說明圖1是本專利技術一種利用臨近頻點采樣建立傳導干擾耦合通道多元線性回歸模型的方法的流程圖。圖2是本專利技術實例中仿真搭建的耦合通道示意圖。圖3(a)是本專利技術實例中已知的干擾源信號。圖3(b)是仿真得到的端口混合信號。圖3(c)是步驟三所求得的全頻段多元線性回歸系數矩陣。圖3(d)是步驟四得到的優化后的多元線性回歸系數矩陣。圖3(e)是步驟五得到的建立包絡線后的實測端口混合信號。圖3(f)是為步驟五得到的建立包絡線后的擬合端口混合信號。圖3(g)是為利用優化后的多元線性回歸系數矩陣擬合到的端口混合信號與實測值得包絡誤差。具體實施方式下面將結合附圖和實施例對本專利技術作進一步的詳細說明。如圖1所示，本專利技術提出一種利用臨近頻點采樣建立傳導干擾耦合通道多元線性回歸模型的方法，包括下列處理步驟：步驟一、信號獲取。對測試端口信號進行采集，若采集到時域信號，則需要將其進行傅里葉變換到頻域，若采集到的是頻域信號，則可直接利用，得到頻域的端口測試信號Y(f)。步驟二、頻域分段。由于干擾源在不同的頻率上有不同的干擾特性，同一個耦合通道在不同頻率上的特性也不同，再考慮到多次諧波等非線性效應的影響，因此在不同頻率上端口測試信號特性與干擾源特性的對應關系是不同的，且不一定呈線性規律。為避免這些非線性帶來的誤差，本專利技術將分段采用多元線性回歸，由于求得多元線性回本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種利用臨近頻點采樣建立傳導干擾耦合通道多元線性回歸模型的方法，具體包括以下幾個步驟：步驟一、對測試端口信號進行采集，若采集到時域信號，將其進行傅里葉變換到頻域，若采集到頻域信號，直接利用，最后，得到頻域的端口測試信號Y(f)；步驟二、對于所需建模的頻段，每n個頻點作為一個頻段，分別對干擾源信號和端口測試信號的相應頻率進行分段。設已知的干擾源信號為X1(f),X2(f),...,Xk(f)，對于頻率fs所在的頻段內，Xj1,Xj2,...,Xjn為干擾源Xj在頻點f1,f2,...,fn處的特性，j＝1,2,…,k，將n個干擾電壓作為干擾源Xj在考察頻率fs處的n次觀測樣本，相對應的模塊端口信號在頻點f1,f2,...,fn處的干擾特性為Y1,Y2,...,Yn，將其作為端口測試信號Y(f)在fs頻點所在頻段處的n次觀測樣本；步驟三、在fs頻點處的多元線性回歸模型為：Y(fs)＝β0(fs)+β1(fs)X1(fs)+β2(fs)X2(fs)+…+βk(fs)Xk(fs)+μ其中：βj(fs)為fs頻點處的k+1個未知數，即為回歸系數，j＝0,1,2,…,k，μ為隨機誤差；根據n組觀測的樣本數據在fs頻點處建立的多元總體線性回歸方程組：利用計算得到的參數估計值來代替多元線性回歸模型中的未知參數βj，j＝1,2,…,k；選擇多個考察頻率f1,f2,...,fm進行同樣的頻點采樣與多元線性回歸分析，得到全頻段的多元線性回歸系數矩陣，其中即為第i個頻點處第k個干擾源的回歸系數，i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,k，全頻段的多元線性回歸系數矩陣即為所需建模頻段內的干擾耦合通道特性模型；步驟四、設閾值電壓為t1，獲取大于閾值電壓t1的信號所對應的頻點fa,fb,...,fz，對步驟三中得到的回歸系數矩陣中，根據fa,fb,...,fz頻點處的回歸系數選用分段多項式插值得到全頻段帶寬內的回歸系數矩陣；步驟五、將步驟四得到的回歸系數矩陣帶入多元線性樣本回歸方程中，以干擾源信號為已知數求得擬合后的端口測試信號將原端口信號Y(f)與擬合后的信號進行包絡處理，對比包絡誤差，若誤差不滿足要求，返回步驟二，若滿足要求，結束。...

【技術特征摘要】
1.一種利用臨近頻點采樣建立傳導干擾耦合通道多元線性回歸模型的方法，具體包括以下幾個步驟：步驟一、對測試端口信號進行采集，若采集到時域信號，將其進行傅里葉變換到頻域，若采集到頻域信號，直接利用，最后，得到頻域的端口測試信號Y(f)；步驟二、對于所需建模的頻段，每n個頻點作為一個頻段，分別對干擾源信號和端口測試信號的相應頻率進行分段；設已知的干擾源信號為X1(f),X2(f),...,Xk(f)，對于頻率fs所在的頻段內，Xj1,Xj2,...,Xjn為干擾源Xj在頻點f1,f2,...,fn處的特性，j＝1,2,…,k，將n個干擾電壓作為干擾源Xj在考察頻率fs處的n次觀測樣本，相對應的模塊端口信號在頻點f1,f2,...,fn處的干擾特性為Y1,Y2,...,Yn，將其作為端口測試信號Y(f)在fs頻點所在頻段處的n次觀測樣本；步驟三、在fs頻點處的多元線性回歸模型為：Y(fs)＝β0(fs)+β1(fs)X1(fs)+β2(fs)X2(fs)+…+βk(fs)Xk(fs)+μ其中：βj(fs)為fs頻點處的k+1個未知數，即為回歸系數，j＝0,1,2,...,k，μ為隨機誤差；根據n組觀測的樣本數據在fs頻點處建立的多元總體線性回歸方程組：利用計算得到的參數估計值來代...

【專利技術屬性】
技術研發人員：戴飛，王順鑫，鄭濤，蘇東林，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：北京;11