基于自相位锁定技术提升光电振荡器的稳定性

提出了一种基于自相位锁定技术提升光电振荡器稳定性的方法.通过监测光电振荡器环路中自身相位的变化来反馈控制光可调延迟线,提升光电振荡器输出频率稳定性.采用噪声模型进行了理论分析,并进行了实验验证.结果表明,带有反馈控制回路的自相位锁定光电振荡器在4 000s内的频率漂移量小于0.9ppm,其稳定性较自由运行的光电振荡器有了大幅度的提升.     

基于中频相位锁定技术的宽带调谐光电振荡器稳定性研究

提出了一种基于中频相位锁定技术提升宽带调谐光电振荡器长期稳定性的方法.该方法通过外部可调本振源对光电振荡器射频信号进行下变频操作,产生中频信号,该中频信号与光电振荡器的起振频率无关.将该中频信号锁相在稳定的参考源上,能够提升宽带调谐光电振荡器的长期稳定性,同时分析了锁相环对光电振荡器相位噪声性能的影响.实验结果显示,光电振荡器的频率调谐范围可达5~15GHz,10kHz频偏处的相位噪声为-121.2dBc/Hz,频率稳定性达到6.9×10-11/103 s,表明该方法能够显著提升宽带调谐光电振荡器的稳定性.     

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.     

基于DFB腔注入锁定效应的可调谐光电振荡器

提出一种基于分布反馈光注入锁定效应的可调谐光电振荡器,其环路主要由马赫曾德尔调制器、光电探测器、环形器、分布反馈激光器和射频放大器顺接而成,分布反馈激光器是系统关键器件,通过分布反馈激光器光注入锁定效应,分布反馈腔在光域实现了微波光子滤波器功能,无需传统光电振荡器必须的射频带通滤波器.同时,由于分布反馈激光器注入锁定提高了环路Q值,因此系统可采用短环路结构,从而降低了光纤因温度敏感对微波信号稳定性的影响并减小了整个系统的尺寸.另外,通过调节注入光波长和功率可改变该微波光子滤波器的中心频率,从而可实现系统的可调谐性.理论分析了该光电振荡器的原理和微波光子滤波器的调谐性,在此基础上开展了实验验证.结果表明该光电振荡器能够产生18.7～21.6 GHz的可调微波信号,在1 kHz频偏处的相位噪声为-90 dBc/Hz.     

基于DFB腔注入锁定效应的可调谐光电振荡器（英文）

提出一种基于分布反馈光注入锁定效应的可调谐光电振荡器,其环路主要由马赫曾德尔调制器、光电探测器、环形器、分布反馈激光器和射频放大器顺接而成.分布反馈激光器是系统关键器件,通过分布反馈激光器光注入锁定效应,分布反馈腔在光域实现了微波光子滤波器功能,无需传统光电振荡器必须的射频带通滤波器.同时,由于分布反馈激光器注入锁定提高了环路Q值,因此系统可采用短环路结构,从而降低了光纤因温度敏感对微波信号稳定性的影响并减小了整个系统的尺寸.另外,通过调节注入光波长和功率可改变该微波光子滤波器的中心频率,从而可实现系统的可调谐性.理论分析了该光电振荡器的原理和微波光子滤波器的调谐性,在此基础上开展了实验验证.结果表明该光电振荡器能够产生18.7~21.6GHz的可调微波信号,在1kHz频偏处的相位噪声为-90dBc/Hz.     

基于反馈控制环路提高光电振荡器长期稳定性的方法

提出了一种基于反馈控制环路提高光电振荡器长期稳定性的方法.该方法用现场可编程门阵列和分频电路测量光电振荡器的信号频率,用光纤延迟线调节光电振荡器环路长度.对测量光电振荡器频率的分频方法的精确度进行了理论分析.基于单环结构的实验证明这种方法在有效提高光电振荡器的长期稳定性的同时不会降低系统的相位噪声性能,带有反馈控制环路的光电振荡器7小时的频率稳定性可以达到0.8ppm.     

基于光电振荡器的宽带射频下转换及在高清视频传输的应用

以无压缩全高清视频的光载无线传输为背景,通过研究宽带射频光子下转换技术,从而构建全高清视频的实时传输系统,其中下转换系统主要基于光电振荡器实现.由于光电振荡器的注入锁定,光微波信号中的载波信号被提取出来,并反馈至调制器,与宽带光微波信号混频,在光域实现信号下转换.实验论证了载频为10GHz,码率大于2Gb/s的信号下转换和有线无线传输.利用天线和光纤实现了距离为0.5m的无线分发和距离为10km的有线传输.本文还成功实现了1.5Gb/s无压缩高清视频信号的实时传输.实验结果表明,该系统具有大带宽、抗电磁干扰等优点,同时利用光电振荡器的自动相位跟踪技术,无须外加锁相等操作.整个下转换系统简单稳定,为高清视频的有线无线传输提供了论证和演示平台.     

基于光电振荡器的宽带射频下转换及在高清视频传输的应用

以无压缩全高清视频的光载无线传输为背景,通过研究宽带射频光子下转换技术,从而构建全高清视频的实时传输系统,其中下转换系统主要基于光电振荡器实现.由于光电振荡器的注入锁定,光微波信号中的载波信号被提取出来,并反馈至调制器,与宽带光微波信号混频,在光域实现信号下转换.实验论证了载频为10GHz,码率大于2Gb/s的信号下转换和有线无线传输.利用天线和光纤实现了距离为0.5 m的无线分发和距离为10km的有线传输.本文还成功实现了1.5Gb/s无压缩高清视频信号的实时传输.实验结果表明,该系统具有大带宽、抗电磁干扰等优点,同时利用光电振荡器的自动相位跟踪技术,无须外加锁相等操作.整个下转换系统简单稳定,为高清视频的有线无线传输提供了论证和演示平台.     

有源环形谐振腔辅助滤波的单模光电振荡器

提出并验证了一种有源环形谐振腔辅助滤波的光电振荡器. 它利用有源环形谐振腔提供的高Q光学梳状频率响应特性, 对振荡器中的光信号模式进行选择, 能有效地提高输出信号的边模抑制比, 获得光电振荡器的单模输出. 理论上, 对光电振荡器的起振模式以及有源腔的频率响应进行了分析, 仿真结果表明有源环形谐振腔的辅助滤波有利于光电振荡器的边模抑制和单模输出. 在实验上, 通过对比验证了理论的预期结果, 并最终得到中心频率为20 GHz, 边模抑制比为58.83 dB, 在频偏10 kHz处相位噪声为-97 dBc/Hz的单模信号输出. 该方案保留了已有光电振荡器边模抑制方法的优势, 实现方法上更加简便, 在工作带宽和可调谐性方面具备良好的灵活性.     

干涉条纹相位锁定系统分析及其控制

干涉条纹的相位变化与干涉条纹中某一固定点的光强密切相关,基于这一原理,通过对干涉场光强分析,提出并设计了一种用于干涉条纹相位锁定的控制系统.光电探测器检测干涉条纹中固定目标点的光强,并以该光强电压作为反馈控制信号,利用声光调制器对干涉系统中两束高斯光束中的一束进行实时频率调制,将光强电压控制在一个固定值,实现干涉条纹的相位锁定.构建了条纹锁定控制系统控制对象的理论模型,通过实验进行了验证,并基于该模型的特点设计了条纹锁定控制器.实验结果表明:在400Hz的控制频率下,干涉条纹相位漂移不超过±0.04个条纹周期,满足干涉光刻的曝光需求.     

连通井磁场测距系统中信号处理与传输的研究

为了消除连通井磁场测距系统中高温高压、强震动恶劣环境对测量信号的影响,提高测量结果精确性,实现连通井磁场测距系统的精确定位功能,本文从传感器、AD选型、硬件信号调理电路、软件滤波等方面对所采集信号的处理问题进行了探讨,并对比分析了FIR和IIR两种滤波器。针对结构简单、耗时短、内存小的IIR滤波器的精度偏低问题,本文提出了一种采用整数与浮点替换式的运算、混合编程和程序结构改进的设计方案。实验表明,该方法的处理时间较原方法缩短了61.29%,数据精度相对可提高两个百分点,满足系统对时间和精度的要求。此外,为了减小测量短节与钻头附近的耦合效应的影响、提高信号传输的效率,本文在井上系统和井下测量系统之间的采用曼切斯特编码编码通信,提出了一种编解码硬件解决方案。     

复杂飞行器电气系统抗干扰设计技术研究

结合现代飞行器因其功能复杂,设备种类和数量众多,电气系统规模庞大,设备间连接关系复杂,接口信号类型多的特点,针对其较高的抗干扰性能和可靠性要求,系统分析了复杂飞行器电气系统辐射、电源串扰、浪涌串扰等干扰源类型、特性及影响。针对影响电路的传导、辐射、差模、共模干扰四种干扰模式,提出了可以从源头抑制提高复杂飞行器电气系统抗干扰性能的四个方面的设计方法和注意事项,分别是接地设计、屏蔽设计、隔离设计和滤波设计。最后,结合典型案例,分析了某飞行器电气系统因设计缺陷存在地信号干扰问题,通过增加隔离措施解决了该干扰问题,并通过了试验验证。     

FCM-FastICA的点蚀声发射信号分离识别方法

金属点蚀是一种破坏性和隐患较大的设备损伤形式。点蚀会产生声发射信号。点蚀过程中产生的多种声源类型会造成信号混叠,影响腐蚀进程的判断。针对点蚀信号混叠问题,提出一种模糊C均值聚类与快速独立分量分析算法相结合的点蚀信号分离识别方法。通过分析单、双点蚀声发射数据将点蚀分为钝化膜破裂阶段、点蚀诱导成核及发展阶段,由聚类确定信号类别并用快速独立分量分析分离混合信号,利用相关性函数验证分离效果。结果表明：单点蚀过程存在3类原信号,双点蚀过程存在7类信号,其中包含单个信号与混合信号;单个信号与原信号相关性极高,达到0.8以上,混合信号的分离分量与原信号相关性达到0.6以上,分离效果较好。该方法可对点蚀混合信号进行有效分离和识别,为腐蚀进程判断提供支持。     

准连续激光调制吸收光谱的解调方法研究

针对准连续激光调制吸收光谱谐波信号的解调,设计了一种专用的准连续软件锁相放大器,对采集的数据做有效性判断、 无效数据滤除、 数字相敏检测、 数字滤波等处理,实现了准连续激光调制吸收光谱的谐波信号解调。 构建气体检测实验系统,对准连续软件锁相放大器和商品化的高性能锁相放大器进行了对比实验,结果表明,使用准连续软件锁相放大器的Allan方差比后者小1个数量级、 检测限低2倍。 并能够解决小占空比时的信号失锁问题,具有小的信号波形失真。     

Frequency sextupling technique using two cascaded dual-electrode Mach–Zehnder modulators interleaved with Gaussian optical band-pass filter

A frequency sextupling technique for the generation of millimeter-wave (mm-wave) is proposed and investigated. The proposed technique is comprised of two cascaded dual-electrode Mach–Zehnder modulators (MZMs), which are interleaved with Gaussian optical band-pass filter (GOBF). The first MZM, biased at minimum transmission, is only used for optical carrier suppression modulation, and the second MZM, biased at maximum transmission, is used for both even-order optical harmonic generation and data signal modulation. The GOBF between two MZMs is used to suppress the high-order optical harmonics beyond the first-order optical harmonics. On the basis of theoretical analysis and simulated demonstrations, it is concluded that with the use of an RF signal at 10 GHz, which carries the data signal and drives the MZMs, an mm-wave signal at 60 GHz can be obtained. The simulation results show that the proposed sextuple leads to a 7 dB improvement in receiver sensitivity in comparison with the modulation technique, i.e. using two cascaded dual-electrode MZMs without GOBF. Furthermore, the eye diagrams show that the quality of generated mm-wave signal is satisfactory. The proposed technique is verified by experiments.     

A new method for predicting nonlinear structural vibrations induced by ground impact loading

Based on nonlinear theory and field measurements, a hybrid method for modeling the time history of structural vibrations resulting from impact loading in the vicinity of a structure is presented in this paper. The characteristics of the medium present between the impact source and a measured location inside of a structure are depicted by a nonlinear system that can be modeled by a Volterra functional series. The nonlinear system can be identified by the inputs and the corresponding output signals, which can be obtained by performing in situ experiments. Then, the predicted signal induced by a known impact loading at the measured location can be calculated using the identified Volterra functional series. Moreover, the structural vibration under a known impulse train can be controlled by adjusting the delay period according to the predicted results. In addition, the method has been verified by applying it in two practical applications: the cases of impact loading induced by either the impact of a hammer or blasting. The results show that the method features convenient application, high precision and extensive applicability for various types of impact loadings.     

压缩感知在合成发射孔径医学超声成像中的应用

为了解决合成发射孔径技术在医学超声成像实现中面临的数据量大及接收通道多的问题,提出一种超声成像系统频率域稀疏性模型的压缩感知成像算法。首先对超声系统频率域稀疏性模型进行了验证;然后根据稀疏性模型利用压缩感知理论对回波信号进行压缩采样,并使用最优化方法完成回波信号重建;最终通过合成发射孔径技术完成超声成像。针对医学成像中常用的点目标及模拟胎儿目标进行成像仿真实验,对重建图像在均方误差、分辨率及成像质量等方面与常规成像结果对比分析。实验结果表明在保证成像质量的同时,仅使用30%原始数据量及50%总接收通道数目可完成成像;频率域稀疏性模型的压缩感知成像算法可以大幅度减少合成发射孔径成像所需数据量及接收通道数,极大地降低了系统复杂度。      

奇异值分解滤波器在超声造影成像的应用及性能分析*

信噪比和造影-组织残留比是衡量造影性能的主要指标,现有提升方法多从频域入手,存在两个缺陷:噪声、组织残留与造影剂信号存在频带重叠时(如二次谐波),频域滤波性能受限;虽然非线性基波、次谐波等方法可解决频带重叠问题,但面对前端电路非对称性及信号饱和导致的组织残留,仍难在频域进行滤除。奇异值分解滤波器是一种非频域方法,可将接收信号分解成若干空时域子空间,通过对子空间进行保留及重组,可提取微泡且滤除噪声与组织残留。该文研究了该类滤波器在造影成像的应用,并采用性能分析实验论证了其可行性与优越性。     

托卡马克电源窄带宽近基频间谐波检测方法

为解决托卡马克磁体电源系统中出现的低频谐波检测问题,研究了基于可调参数 Q 的 F42N150 单 频模拟陷波器和椭圆数字带通滤波器的混合检测算法。通过边界优化有效剔除干扰基波及 5 次谐波,实现有效的 频谱分离。利用 MATLAB 优化了为设计过程进行,使用基于 DSP 的数字分析系统进行了试验验证,验证了检测 算法的正确性和有效性。      

基于迭代学习的离散切换系统故障估计

针对一类具有任意切换序列的离散切换系统的故障估计问题,提出了一种新的故障估计算法.该算法利用引入的虚拟故障信号构建出故障估计器,并利用残差信号通过迭代学习方法对引入的虚拟故障进行逐次修正.使虚拟故障随着迭代次数的增加逐渐逼近实际故障.利用压缩映射方法严格证明了算法在各个子区间上的收敛性,给出了算法的收敛条件.理论分析表明,所提算法能够在有限区间上精确估计出切换系统发生的不同类型故障.最后通过仿真实验进一步验证了所提算法的有效性.