基于System Generator的射频直接带通采样MRI信号接收方法

本文将软件无线电技术应用于磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging，MRI）信号接收，提出了射频直接带通采样MRI信号接收的方法.基于此接收方法设计了一种MRI信号数字解调方法，该方法利用Xilinx公司推出的数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）设计开发工具——System Generator实现，同时设计验证了能够灵活实现数字下变频（Digital Down Conversion，DDC）功能的DDC系统.仿真与实验平台均验证了该接收方法的正确性和有效性.     

直接中频采样PCM／FM数字接收机的设计与实现

近年来，随着软件无线电技术，数字信号处理技术以及大规模可编程器件、高速ADC芯片的长足发展和进步，数字接收机设计已成为接收机技术的发展方向。理想软件无线电技术要求对射频信号进行直接采样，而将尽可能多的通信功能用软件加以实现，但目前的技术要实现这一目标还存在不小的困难，一种比较切实的方案是对中频信号进行采样，而将信号的解调、解扩、均衡、判决等处理任务用DSP或FPGA加以实现，从而构成直接中频采样的数字接收机。     

中频PCM／FM信号全软化FM解调的一种实现方法

遥测传输技术是通信领域的一个分支，正在向高码速率、多功能方向发展，可将软件无线电的概念运用到遥测领域中，采用软件无线电的思想实现接收机的软件化，完成多模式信号的解调。为了降低系统的复杂度和提高系统的精度，要求将数字化的时刻尽量提前。受到器件水平的限制，还无法做到直接射频采样，而只能对中频信号进行采样，并将采样信号存储之后再对其进行处理。文中针对中频数字化后的PCM／FM信号的全软化FM解调展开研究。     

一种用于高场MRI的多源射频发射机

介绍了高场磁共振成像（MRI）多源发射技术的原理,提出了一种用于高场MRI系统的多源射频信号发射机.它能并行输出多路频率、相位、幅度,可快速独立调节的射频脉冲信号.该射频发射机的实现基于单片现场可编程门阵列（FPGA）和多通道数模转换器（DAC）芯片,FPGA读取预存于双端口随机存取存储器（RAM）中的射频信号参数,并利用读取的参数分别实现每路信号的直接数字频率合成（DDS）和信号调制等核心功能,获得多路数字射频信号;FPGA输出的数字信号经过高性能DAC转化为模拟信号,即所需要的射频信号.该射频发射机在设计中大量采用软件无线电技术,即利用Xilinx提供的IP核实现DDS和信号调制等主要功能,具有集成度高、体积小、灵活度高的优点,同时,该设计可以大大缩短开发时间,有效降低实现的难度和成本,为高场MRI谱仪的多源射频发射机的设计研制提供了一种低成本、高效、高性价比的方案.     

一种基于FPGA的超宽带雷达控制系统的设计

脉冲超宽带雷达发射信号为窄带信号,回波信号带宽很大难以直接采样,文中设计了一种以FPGA作为控制器的超宽带(UWB)雷达信号采集与控制系统。根据回波信号呈周期性的特点,实现了时域延时式等效采样。为了使雷达主机与PC机之间实现高速通信,设计了USB 2.0接口电路。实验结果表明,该控制系统等效采样速率可达5 GS/s,可以有效的接收雷达回波信号,并且能检测到人体教具的位置和呼吸频率。     

基于矢量线阵的目标低频线谱提取方法

主动声呐系统常采用线性调频信号探测水下目标。利用分数阶傅里叶变换处理线性调频回波时,可在低信噪比和强混响背景下获得目标参数的有效估计。主动声呐系统常通过增大发射信号的时间带宽积来提升系统的距离分辨力和速度分辨力,但却带来了计算复杂度的显著增加,尤其是奈奎斯特采样下基于分数阶傅里叶变换的回波处理方法,导致数据处理时间难以满足功耗和体积受限的无人水下航行器平台的实时性要求。针对此问题,该文提出分数阶傅里叶变换的带通采样实现方法,通过对线性调频信号时频特性直线在分数阶域的投影进行修正,使利用分数阶傅里叶变换方法处理带通采样的回波数据时,可获得正确的目标参数估计。计算机仿真数据和无人水下航行器湖试数据处理结果验证了分数阶傅里叶变换的带通采样实现方法的正确性,数据处理时间能够满足无人水下航行器平台处理的实时性要求。     

逆合成孔径成像激光雷达数据采样技术

逆合成孔径成像激光雷达能够实现对运动目标的高分辨实时成像,但激光信号的极大带宽和目标回波信号的微弱性给雷达回波数据的接收和处理带来了较大困难.针对这一问题,提出了基于光外差探测手段和压缩感知理论相结合的信号采样方法,首先通过光外差探测降低回波信号的有效带宽,再结合压缩感知理论实现对信号的稀疏化采样和重构.仿真结果证明了运用本文所提出的采样方法,在使用远低于奈奎斯特定理所规定的采样率时,仍然能够实现对目标的高质量成像.     

逆合成孔径成像激光雷达数据采样技术

逆合成孔径成像激光雷达能够实现对运动目标的高分辨实时成像,但激光信号的极大带宽和目标回波信号的微弱性给雷达回波数据的接收和处理带来了较大困难.针对这一问题,提出了基于光外差探测手段和压缩感知理论相结合的信号采样方法,首先通过光外差探测降低回波信号的有效带宽,再结合压缩感知理论实现对信号的稀疏化采样和重构.仿真结果证明了运用本文所提出的采样方法,在使用远低于奈奎斯特定理所规定的采样率时,仍然能够实现对目标的高质量成像.     

基于欠采样技术的小型化雷达发射机测试仪

针对某型空管二次雷达发射机外场测试中,对测试设备小型化与低成本的要求,文中采用虚拟仪器的思路,基于软件无线电与带通欠采样理论,提出了一种采用低速示波卡对特定脉宽调制信号的功率、频率与包络指标进行快速、低成本测量的方法,并通过原型系统验证了方法和设计的有效性。     

基于DSP的全数字低场MRI信号接收算法研究

针对低场磁共振成像（MRI）系统,提出一种实用的基于通用浮点DSP的全数字高精度、高效率信号接收算法. 对经前端调理的回波信号直接采样数字化,在通用浮点DSP上进行数字正交解调, 采用高效的积分梳状滤波器(CIC)、半带滤波器(HB)、FIR滤波器等进行多级滤波抽取,极大的减少了运算量,提高了运算效率,最后得到用于成像的原始数据. 整个数字信号处理过程全部采用单精度浮点数据格式,用软件实现,提高了运算精度,增加了信号检测系统的灵活性. 最后通过CCS2.2软件仿真,验证了本算法的实时性和实用性.     

双通道高速数据采集处理平台的设计与实现

为满足数字式测向接收机对高速数据采集和处理的需求,研制了高速数据采集处理平台,该平台基于ADC12D1800RF模数转换器实现了两路1.35GHz中频信号的带通采样,以Xilinx公司V7系列FPGA为数据处理器,采用高速DDR3作为存储设备解决了海量数据存储问题,并通过高速串行接口（GTX/SRIO）实现了大容量数据的实时传输。该平台的测试结果为：1.8GHz采样率时有效位数大于8bit,DDR3存储器的工作主频可达1333MHz,GTX接口在10Gbps速率下工作时,其误码率小于10-9,上述测试结果表明该平台可以高速、准确地实现信号采集、数据传输、存储和处理,达到了预期设计目标。     

磁共振现代射频脉冲理论在非均匀场成像中的应用

在磁共振非均匀场成像中，传统的射频脉冲导致回波信号的衰减.为了减小和消除这种磁共振信号的衰减，在讨论了经典理论的基础上根据非线性动力学中的逆散射理论和Shinnar-Le Roux方法导出了用于非均匀场成像的射频脉冲设计方法.模拟结果表明，采用逆散射理论和Shinnar-Le Roux方法优化的脉冲序列可以明显提高信号的信噪比. 关键词： 磁共振成像 射频脉冲 非线性系统     

水下回波处理中分数阶傅里叶变换的带通采样实现方法

利用球形压电陶瓷自身所具有的耐压能力,采用径向极化空气背衬压电球壳换能器作为声学接收敏感元件,设计并制作了一种球形耐压水听器。首先对其低频开路接收灵敏度和谐振频率等声学特性进行了分析和有限元仿真,然后对其强度和稳定性等耐压性能进行了分析和有限元仿真,最后对其声学性能和耐压能力进行了测试。测试表明,该球形耐压水听器的直径为36 mm,工作频段为50 Hz10 kHz,低频接收灵敏度为􀀀198:4 dB(0 dB=1 V/Pa),等效自噪声谱级为46.5 dB@1 kHz,其耐压深度可达3000 m。该耐压水听器为大深度水听器设计提供了参考,在深水声学领域具有重要的应用价值。     

Simulative investigation for third order-IM terms in multi-tone RoF system

A multi-tone radio over fiber (RoF) system design for three RF signals has been investigated for different modulation techniques like direct and external modulation with EDFA and SOA amplification techniques. Frequency response has been studied including the effects of third order intermodulation terms. Frequency separation between the modulating tones has been varied to study its impact on received carrier power. The performance in terms of electrical RF power of three receiving channels at different frequency separations using different amplification techniques have been measured and compared. An improvement in the received RF power and IM suppression has been observed by using an external modulation based system with EDFA amplifier.     

用于低场磁共振成像的直接射频采样数字接收机

提出一种用于低场磁共振成像谱仪的数字接收机的设计. 它基于直接射频采样技术,本文详细讨论了其设计过程. 实验结果表明,设计的数字接收机具有结构简单、性能优良和实用性较强的特点.     

一种面向信息带宽的频谱感知方法研究

本文利用频带宽度先验信息,提出一种面向信息带宽的自适应调制宽带转换器结构.该结构的总采样率为信号信息带宽的四倍,远小于信号的奈奎斯特采样频率,从而更有效利用采样资源,降低采样数据量,提高处理实时性.通过对该结构中随机波形函数周期的选择,可以实现对系统采样率和系统物理实现复杂度的权衡取舍,从而适应不同场合中的应用.本文通过理论分析给出了该结构实现信号精确重构的充分条件.引入多重信号分类算法,分析了该结构适用此算法的充分条件.本文通过仿真实验对上述分析进行了有效性验证.该系统可以应用于隐形装备的吸波材料的前端特性分析、认知无线电的频谱感知.     

BEPC II直线加速器数字BPM前端调理电路的研制

针对北京正负电子对撞机改造工程（BEPC II）直线加速器束流位置测量电子学系统故障率上升这一现状,结合BEPC II直线加速器束流参数以及BPM电子学ADC芯片带通采样的需求,设计了隔离度高、幅相一致性好的数字BPM射频前端电子学模块。数字BPM电子学系统采用MicroTCA 4.0系统架构,以FPGA作为主控制器,基于EDA软件开发设计。重点介绍了射频前端电子学模块中射频功率放大器、数字可调衰减器、带通滤波器等设计和实验室及在线测试结果。BEPC II对撞模式下,使用正电子束流,完成电子学系统在线测试,x方向位置测量精度约为38.46 μm,y方向位置测量精度约为26.16 μm,其测量精度和系统稳定性优于商用模拟BPM电子学模块,能够满足BEPC II直线加速器束流位置测量需求。     

具有快速调制功能NMR发射机的设计与实现

介绍了一种具有快速幅度、相位和频率调制功能的核磁共振射频发射机. 数字中频子系统中采用了两个级联的数控振荡器,前一级数控振荡器在FPGA内实现,用于产生基带调制信号;后一级则采用具有正交调制功能的DDS芯片,由它来完成基带信号的采样率转换、中频产生、调制和输出. 射频脉冲的相位和频率偏置的设置直接由级联NCO实现,而幅度设置则由步进衰减器和中频幅度调制共同实现. 该发射机的基本性能和功能满足常规1D/2D NMR实验需求.     

Bi系高温超导磁共振成像射频接收线圈的成像研究

射频接收线圈是磁共振成像系统输入通道的第一级,提高接收线圈的信噪比可以提高系统的图像质量.对于低场磁共振成像系统,如果能够降低常规铜接收线圈的等效串联电阻,就能够提高其信噪比.由于高温超导材料的直流电阻为零,交流传输损耗也远小于铜,采用高温超导材料制作磁共振接收线圈能够提高信噪比.本文采用Bi2223带材,设计、制作了超导接收线圈,并在0.23 T的磁共振成像系统中进行了成像实验.结果表明,超导接收线圈的图像信噪比比常规铜线圈提高约76%.