工信部2016379号-11 微弱信号的检测方法

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这是一份来自工信部的文件，《工信部2016379号-11 微弱信号的检测方法》，发布单位：国家无线电监测中心、国家无线电频谱管理中心。

适用范围

适用于无线电监测中微弱信号的检测、测量和分析；涵盖：短波、超短波、卫星等微弱无线电信号。

核心术语

微弱信号检测的三种主要方法

相关检测法

自相关检测

利用信号本身的时间相关性与噪声的非相关性进行积分识别。

流程：

1. 信号预处理（滤波、混频、中放）
2. 一路信号延迟后与原信号相乘
3. 经积分器获得自相关函数 
4. 当噪声为零均值、非周期时，，从而可检测出有用信号

信号模型

接收信号：

：有用信号

：噪声信号（假设为零均值、非周期）

自相关运算

延迟时间为  时，自相关函数为：

展开后：

若  为非周期、零均值，则有：

结论：当  足够大，噪声项趋近于0，自相关输出反映了有用信号存在。

可观察到：大延迟时噪声相关性降低，仅保留信号结构

可观察到：大延迟时噪声相关性降低，仅保留信号结构

互相关检测

借助参考信号与目标信号之间的相关性提取微弱信号

流程：

1. 信号与参考信号同步处理（滤波、中频）
2. 二者延迟后进行乘法、积分
3. 得到互相关函数 

优势：对已知特征信号的检测尤其有效

信号模型

接收信号：

参考信号：

、：理论相同或相似

：无关噪声

互相关函数定义

若噪声之间不相关，且信号与噪声不相关：

模糊函数形式（附录 A）

定义复模糊函数：

、：复包络

峰值位置  可估计频差、时差

互相关信噪比（SNR）

：星上信号 SNR

：星/地 SNR 比值

：噪声带宽，：积分时间

峰值出现的位置即为信号延迟，能识别埋在噪声中的信号

峰值出现的位置即为信号延迟，能识别埋在噪声中的信号

锁定放大法（Lock-In Amplifier）

利用参考信号，将目标信号调制搬移至低频，再用低通滤波器提取幅度与相位

系统组成：前置放大器，相敏检测器（混频器），低通滤波器

步骤：

1. 信号通道：预放 → 滤波 → 交流放大 → 相敏检测
2. 参考通道：参考信号 → 调整幅度与相位
3. 输出：经低通滤波器，提取有用信号

信号模型

信号通道输入：

：信号幅度，：目标频率

参考通道输入：

噪声模型（带中心频率为  的窄带噪声）：

相敏检测后乘积：

噪声项

展开（使用三角恒等式）：

噪声项

低通滤波器作用

滤除  和噪声频段分量，保留 DC 项：

得到信号幅度与相位的函数，实现频谱搬移与噪声抑制。

输出信号为DC分量 + 少量残余干扰，代表原信号强度（与相位有关）

输出信号为DC分量 + 少量残余干扰，代表原信号强度（与相位有关）

取样积分法

以参考脉冲采样输入信号并积分，平均处理提高信噪比

流程：

1. 参考信号  生成采样脉冲
2. 开关 K 进行采样
3. 多次积分平均：
4. 对白噪声而言，积分平均有效抑制背景干扰

信号模型

参考信号 ：周期性，与  同频

每次采样：

在  处采样，总共  次：

若  为白噪声，积分平均后趋近于0：

抑噪机制：

通过“周期同步 + 积分平均”，

信号项 → 保留（同步）

噪声项 → 抵消（非相关）

抽样点平均值接近信号真实幅度，噪声被平均抵消

抽样点平均值接近信号真实幅度，噪声被平均抵消

本来是想在频域里面看看结果的，但是这四个方法信号都不一样，就随便模拟一下了：

缺一个

缺一个

附录 A：互相关检测法应用

用于卫星与地面同步信号提取

通过模糊函数提取信号的到达时差与频差

要求相关峰明显，推荐 SNR > 20 dB

可用于方向识别（如雷达天线转向）

附录 B：锁定放大法应用

模拟目标信号为含噪正弦波

相敏检测器输出为信号与参考信号之乘积

低通滤波器可显著抑制非同步噪声，提高信号可识别度

https://www.srrc.org.cn/srrc/pdf/%E5%B7%A5%E4%BF%A1%E9%83%A8%E6%97%A02016379%E5%8F%B7-11%E5%BE%AE%E5%BC%B1%E4%BF%A1%E5%8F%B7%E7%9A%84%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%96%B9%E6%B3%95.pdf

原文在此