自适应光学系统倾斜校正回路的最优闭环带宽

基于实际自适应光学系统倾斜校正回路最常使用的比例积分控制器,分析了最优闭环带宽与大气湍流、测量噪声之间的关系.利用满足Kolmogorov湍流整体倾斜功率谱密度的时间序列进行了相关的数值仿真.结果表明,根据不同湍流强度及测量噪声选择合适的闭环带宽,可以充分发挥自适应光学系统倾斜校正回路的闭环校正能力,减小闭环残差.     

自适应光学系统对实际大气湍流波前的时域校正效果

引入时域校正因子（系统团环校正波前残余误差与系统开环时的湍流波前扰动误差之比）和系统测量信噪比,分析了自适应光学系统对实际大气湍流扰动的时域校正效果与湍流功率指数、湍流功率谱转折频率、系统测量信噪比、系统时间延迟以及系统闭环带宽的关系,并给出了系统的最佳闭环带宽。此外还分析了弱光61单元自适应学系统的时域校正效果。     

应用闭环残余倾斜数据分析自适应光学系统精跟踪回路性能

在自适应光学系统中,目标跟踪误差主要由未完全补偿的大气湍流扰动和望远镜抖动引起的跟踪误差以及系统的倾斜噪声误差两部分组成。提出一种用闭环残余倾斜数据计算倾斜噪声误差、大气湍流扰动和望远镜抖动引起的跟踪误差以及系统跟踪残余误差的新方法,并用此方法分析61单元自适应光学系统中精跟踪回路的性能。     

光学相关论题 自适应光学

O439 2006043796应用闭环残余倾斜数据分析自适应光学系统精跟踪回路性能=Performance analysis for fine tracking loop for a-daptive optical system with closed-loop residual tilt data[刊,中]/吴碧琳(中科院光电技术所.四川,成都(610029)) ,饶长辉…∥光学学报.—2006 ,26(4) .—487-490在自适应光学系统中,目标跟踪误差主要由未完全补偿的大气湍流扰动和望远镜抖放引起的跟踪误差以及系统的倾斜噪声误差两部分组成。提出一种用闭环残余倾斜数据计算倾斜噪声误差、大气湍流扰动和望远镜抖动引起的跟踪误差以及系统跟踪残余误差的新…     

激光大气水平传输湍流畸变波前的功率谱分析I:波前整体倾斜与泰勒频率

利用自适应光学系统的哈特曼 (Hartmann)波前传感器 ,测量了激光实际大气水平传输湍流畸变波前中整体倾斜像差的时间功率谱 ,发现功率谱谱形与科尔莫戈罗夫 (Kolmogorov)湍流理论不完全符合。建立了一种根据实际测量的整体倾斜功率谱估测自适应光学系统倾斜镜需要的控制带宽大小和大气湍流的泰勒 (Tyler)频率指标的方法。     

自适应光学系统中波前传感器噪声的闭环传递特性

 分析了Shack-Hartmann 波前传感器（S-H WFS）在实际大气条件下,大气湍流波前相位的探测误差在自适应光学系统（AOS）中的传递过程以及最后的控制残余方差,导出了定量分析的数学模型,并给出了分析结果。结果表明,当S-H WFS用于微弱信标光大气湍流的探测时,自适应光学系统中的控制斜率残余误差中除了前人分析[1]的误差外还包含一项由天空背景光斑质心位置引起的常数误差值,并且系统的有效控制带宽会因信标探测对比度的下降而减小,这将大大降低AOS的校正能力。分析结果还表明信标光越弱,对S-H WFS的标定光学系统的像差要求越高。     

自适应光学系统的控制残余方差分析

分析自适应光学系统的控制残余方差与控制带宽的关系.对于存在时间延迟的自适应光学系统,推导了计算大气湍流控制残余方差的近似方式,并给出了有探测噪声情况下确定系统最优控制带宽的公式.以61单元自适应光学系统为例,讨论了实验自适应光学系统中控制带宽的优化选择问题.     

大气湍流外尺度对倾斜跟踪系统跟踪精度的影响

从G倾斜功率谱和倾斜跟踪残余误差两个方面分析了大气湍流外尺度对倾斜跟踪系统跟踪精度的影响。详细推导了G倾斜功率谱以及倾斜跟踪残差与大气湍流外尺度的函数关系式。数值计算结果表明大气湍流外尺度对G倾斜功率谱以及倾斜跟踪残余误差的低频段影响较大,而对高频段的影响可以忽略不计。     

自适应光学系统波前校正残余误差的功率谱分析方法

采用比较自适应光学系统闭环校正前后时间功率谱人方法,对自适应光学系统的波前校正残余误差进行了分析。在注意噪块时,实测的闭环波前复原相位误差与「实际波前校正残余误差是有区别的,分析了两者功率谱的差别之后,提出了一种估计实际波前校正残余误差的方法,应用这种方法对１．２米望远镜高分辨力自适应光学系统所采集的复原相位数据方差和波前校正残余误差进行了对比。     

扩展信标非等晕误差理论分析

利用Sasiele等提出的空间谱滤波技术,对两种典型应用场景下扩展信标非等晕性问题进行了建模,获得了扩展信标非等晕误差及其不同Zernike模式分量的理论公式。基于理论模型,分析了两种场景和典型湍流模式下扩展信标非等晕误差及其不同Zernike模式分量的特性,结果表明:信标扩展度与接收系统口径相同时,扩展与聚焦耦合非等晕方差最小,但扩展与聚焦耦合非等晕方差高阶项(去平移、倾斜和离焦)分量并非最小,高阶项分量最小时信标扩展尺度应小于接收系统口径;当信标扩展角与信标偏置角相当时,纯信标扩展非等晕方差约是纯角度非等晕方差的2.2%;相对湍流大气纯角度和纯聚焦非等晕方差,信标扩展导致的湍流大气非等晕是小量,多数情况下可不考虑。     

Performance simulation of an adaptive optics system with liquid crystal corrector under closed-loop and open-loop control

The adaptive optics system (AOS) often operates in a discrete sampling process with finite closed-loop frequency. Reconstruction, detection, and time lag induced errors are the main correction errors of the system. An AOS that is based on a liquid crystal (LC) benefits from the LC’s high correction precision, thus the reconstruction error can be ignored. The primary error will be induced by the time lag from the time of detection to the time of compensation. In this paper, some theoretical simulations are introduced in order to evaluate the correction precision of AOS with an LC corrector. The main purpose is to compare the correction precision between the open-loop and closed-loop control. We attempt to find a method to ascertain the exact precision of the open-loop control and show whether it improves the correction precision. The conclusion is thus reached that the actual error rejection bandwidth for the closed-loop was lower than the −3 dB error rejection bandwidth measured in practice. The increased refresh frequency of the open-loop control can improve the imaging performance to nearly −3 dB bandwidth of the detector measured, which is the maximum possible bandwidth due to the time lag.     

一种兼具宽带增益改善和宽带、宽角度低雷达散射截面的微带天线

设计并制备了一种兼具高增益和低雷达散射截面(radar cross section, RCS)的微带天线, 通过给原始微带天线加载双屏频率选择表面(frequency selective surface, FSS)覆层, 使其具有宽带的3 dB增益带宽和宽带、宽角度的低RCS特性. 该FSS单元的上层是四个开口处都焊有电阻的金属环结构, 下层是中间和四边都开缝的金属贴片结构. 上层加载的电阻主要用于吸收雷达入射波, 减缩天线RCS; 下层的贴片和天线地板构成Fabry-Perot谐振腔, 提高天线增益. 在5.75–11.37 GHz频带内, S₂₂<-10 dB, S₁₂<-10 dB; 在11.21–11.54 GHz频带内, S₁₁反射系数相位曲线斜率为正, 幅度模值均在0.86以上. 实验结果表明: 与原始天线相比, 在谐振频点11.73 GHz处, 天线增益提高3.4 dB, E, H面的半功率波束宽度分别减小16°和50°; 天线的3 dB增益带宽为10.00–12.40 GHz, 完全覆盖阻抗带宽. 在4.10–11.30 GHz 频带内, 天线法向RCS均有3 dB以上的减缩, 最大减缩23.08 dB; 4.95 GHz处的单站RCS在-20°–20°的角域、双站RCS 在-37°–37°的角域均有3 dB以上的减缩. 实验结果证实了该FSS覆层可用于同时改善天线的辐射和散射 性能. 关键词： 频率选择表面 低雷达散射截面 高增益 宽带     

强电磁脉冲的有效带宽、测量带宽及来自上升时间的影响

 从能量分布和测量有效性的观点出发，提出了强电磁脉冲的能量有效带宽和动态范围有效带宽的概念。针对IEC61000－4－4,MIL－STD－464,IEC61000－4－2,IEC61312－1等标准规定的核电磁脉冲(NEMP)、雷电电磁脉冲(LEMP)、静电放电电磁脉冲(ESDEMP)等强电磁脉冲，分别计算了它们的能量有效带宽和动态范围有效带宽。通过分析，得知在一定的范围内，上述强电磁脉冲上升时间的变化对两种有效带宽的影响并不明显，在此基础上，确定了它们的测量带宽。计算结果为NEMP，ESD EMP及LEMP的60 dB有效带宽分别是371，786，1 233 MHz与96 kHz；99%能量有效带宽分别是46，95，183 MHz与15 kHz；不失真测量所需的带宽分别是152，307，916 MHz和95 kHz。     

含螺旋单元频率选择表面的宽频带强吸收复合吸波体

设计和制备了含螺旋单元频率选择表面吸波片的三层复合吸波体,上层和下层均为磁性吸波片,中间层为带缺口的螺旋单元频率选择表面.复合吸波体在总厚度分别为1.4,1.7和2.0 mm时,其反射率在-10d B以下的频带宽度分别达到了9.29,6.69和7.11 GHz,与不含有频率选择表面的吸波体相比较(其他参数相同),-10d B以下反射率带宽分别提高了159.5%,69.3%和129.4%,复合吸波体在总厚度低于吸波体时,也取得了更好的反射效果.带缺口圆螺旋单元的频率选择表面嵌入吸波体中,引入了额外的吸收频带,拓宽了吸波体的反射率频带宽度.仿真分析表明嵌入频率选择表面能够改善吸波体的阻抗匹配性,进而影响其反射率.     

一款基于多物理场调控的超宽带线-圆极化转换器

为了在微波波段实现可调谐的线-圆极化转换器的设计,结合固态等离子体与二氧化钒设计了一种基于多物理场调控的超宽带线-圆极化转换器,通过改变固态等离子体谐振单元激励状态和人为改变外部温度(T)来实现对该线-圆极化转换器工作频段的调控.采用了全波仿真的方法对该极化转换器的极化转换率曲线、反射相位曲线、轴比曲线、表面电流图进行了计算,并讨论了参数r_1与r_3对轴比的影响.仿真结果表明,当固态等离子体区域均未激励且T68℃时,3 dB轴比频带为14.3—29.7 GHz,相对带宽为70%;当固态等离子体区域均被激励且T68℃时,3 dB轴比频带为14.4—23.4 GHz与28.6—35.9 GHz,相对带宽分别为47.61%和22.64%;当固态等离子体区域未激励且T≥68℃时,3 dB轴比频带为8.4—11.2 GHz与18.7—29.5 GHz,相对带宽分别为28.57%与44.81%.通过改变固态等离子体的激励状态和外部温度,实现了该超宽带线-圆极化转换器工作带宽向高频和低频区域的移动.     

高性能注入锁相光电振荡器

提出一种基于注入锁定和锁相环技术的注入锁相光电振荡器.利用注入锁定来改善光电振荡器的近载频相噪以及杂散抑制度.将光电振荡器的输出信号与外注入源进行鉴相,通过锁相环来提升频率稳定性,并进一步改善光电振荡器的近载频相噪.实验结果表明:注入锁相光电振荡器在电滤波器中心频率为9.5GHz、3dB带宽为20 MHz和光纤环长度为6km的情况下,实现了输出信号频率为9.5GHz的单模振荡;当注入锁定带宽为1.98kHz时,光电振荡器输出信号在1kHz频偏处的相位噪声为-125dBc/Hz,在10kHz频偏处的相位噪声为-147dBc/Hz,杂散抑制度高于80dB,阿伦偏差接近1.37×10~(-11)@1s和1.22×10~(-11)@1000s.     

High-rate multiuser communications in shallow water

Passive multiuser communications in shallow water previously was demonstrated in the 3-4 kHz band using a time reversal approach. This paper extends those experimental results in three respects. First, a larger bandwidth at higher frequency (11-19 kHz) is employed allowing for the use of various symbol rates (or bandwidths). Second, two different shaping pulses are examined: a raised cosine filter and LFM (linear frequency modulation) chirp. Third, the adaptive time reversal approach with spatial nulling is applied to suppress the crosstalk among users. It is shown that the use of a larger bandwidth is beneficial along with the time reversal receiver which can handle significant intersymbol interference with minimal computational complexity. In addition, adding each user degrades the performance by about 4 dB for the benefit of linear increase in data rate. It is demonstrated that an aggregate data rate of 60 kbits/s can be achieved with a 7.5 kHz bandwidth (a spectral efficiency of 8 bits/s?Hz) by three users distributed over 4.2-m depth at a 2.2 km range in shallow water using 16-QAM (quadrature amplitude modulation).     

Summation bandwidths at threshold in normal and hearing-impaired listeners

The bandwidths for summation at threshold were measured for subjects with normal hearing and subjects with sensorineural hearing loss. Thresholds in quiet and in the presence of a masking noise were measured for complex stimuli consisting of 1 to 40 pure-tone components spaced 20 Hz apart. The single component condition consisted of a single pure tone at 1100 Hz; additional components were added below this frequency, in a replication of the G?ssler [Acustica 4, 408-414 (1954)] procedure. For the normal subjects, thresholds increased approximately 3 dB per doubling of bandwidth for signal bandwidths exceeding the critical bandwidth. This slope was less for the hearing-impaired subjects. Summation bandwidths, as estimated from two-line fits, were wider for the hearing-impaired than for the normal subjects. These findings provide evidence that hearing-impaired subjects integrate sound energy over a wider-than-normal frequency range for the detection of complex signals. A second experiment used stimuli similar to those of Spiegel [J. Acoust. Soc. Am. 66, 1356-1363 (1979)], and added components both above and below the frequency of the initial component. Using these stimuli, the slope of the threshold increase beyond the critical bandwidth was approximately 1.5 dB per doubling of bandwidth, thus replicating the Spiegel (1979) experiment. It is concluded that the differences between the G?ssler (1954) and Spiegel (1979) studies were due to the different frequency content of the stimuli used in each study. Based upon the present results, it would appear that the slope of threshold increase is dependent upon the direction of signal expansion, and the size of the critical bands into which the signal is expanded.     

CDMA基站用14阶高温超导滤波器

研制了用于CDMA移动通信基站接收机前端的14阶高温超导带通滤波器。该滤波器的设计带宽为10.9 MHz,中心频率为830MHz;仿真得到的回波损耗约为28 dB,带内波动小于0.008 dB,带外抑制大于90 dB;该滤波器由MgO衬底上的双面DyBa2Cu3O7超导薄膜加工而成。该滤波器在无后期调谐的情况下,72K温度的实测带宽为10.9MHz,回波损耗好于20dB,插入损耗0.001 dB,边带陡峭度高达80dB/16.3MHz,实测的中心频率等指标也与仿真设计结果吻合很好,各项指标均满足应用要求。