依赖于频率变化模型的相干信号子空间聚焦处理方法

提出了一种依赖于频率变化模型的相干信号子空间聚焦处理新方法。相干信号子空间(CSS)宽带处理方法的核心思想是通过聚焦变换将宽带信号各频率分量的信号子空间映射成为一个信号子空间。而依赖于频率变化模型(FDM)的宽带处理方法则是通过引入一组关于频率的基函数,建立阵列信号依赖于频率变化的模型,从而直接进行宽带处理。本文把CSS的聚焦思想应用到FDM,提出了一种宽带目标方位估计方法,并构造了对角聚焦矩阵。新方法采用了FDM,增大了相关矩阵的维数,有效地反映了噪声子空间,因此比CSS具有更好的性能;采用聚焦,大大减小了FDM方法庞大的运算量。计算机仿真结果验证了新方法的有效性。     

雷声在大气中传播的吸收衰减特性研究

选取青海大通地区一次地闪过程的雷声信号,利用信号处理理论,得到了观测点雷声的频谱;依据声波在大气中传播的理论,计算了大气对雷声传播的吸声系数,分析了吸声系数随环境因素的变化,结果表明:闪电发生距离、大气湿度和温度是影响雷声传播的主要因素.在一定闪电距离和大气环境下,吸声系数随频率的增加而增大;频率小于100 Hz的雷声衰减很慢,空气相对湿度和温度对其吸声系数的影响也比较小,在一定距离内的衰减可以忽略;频率大于500 Hz的高频信号吸声系数较大,并且随相对湿度的增加而快速递增;吸声系数随温度呈非单调变化,频 关键词： 雷声传播 大气吸收 衰减     

用白光光学处理技术实现语音的频谱分析

本文提出了利用白光光学频谱分析系统获得语音信号彩色编码频谱的技术。借助于阴极射线示波器,首先将录制在磁带上的语音信号用密度调制的方法转变为照相底片的振幅透射率的变化,从而实现信号由时域到空域的转变。然后在白光光学频谱分析系统中,利用放置在傅里叶频谱面上的取样狭缝得到按频率假彩色编码的频谱图。文中用部分相干理论对白光光学频谱分析系统作了初步的讨论,并给出了若干中文语音信号的频率假彩色编码谱图。     

一种加载电阻膜吸波材料的新型频率选择表面

通常频率选择表面雷达罩借助其几何外形, 将带外信号反射到远离来波的方向, 从而实现隐身. 然而随着多基雷达反隐身技术的发展, 这种反射信号仍然可以被侦测到. 针对这一难题, 提出一种加载电阻膜吸波材料的新型频率选择表面. 该频率选择表面在低频工作带通内, 不仅对大入射角和不同极化电磁波具有稳定的带通特性, 而且在高频带外对电磁波表现出吸收特性, 可以将探测信号吸收掉, 从而大大降低被反隐身多基雷达探测的风险. 另外, 由于吸波材料的作用, 使得频率选择表面的栅瓣也得到了很好的压制, 降低了栅瓣对频率选择表面工作频带的干扰.     

生物组织单光程光谱技术的理论研究

高灵敏度光谱检测技术在临床诊疗和组织光学参数测量中具有极其重要的意义。文章提出了一种差分调制激光光谱技术,将经过生物组织后的散射光与参考光的光程差转换为光谱信号的频率特征,通过相敏检测技术将不同频率的信号进行分离,从而实现生物组织散射光的光程分离。文章分析了差分调制激光光谱的机理及信号的谱特征,并基于文献中的生物组织散射光的光程分布,从理论上讨论了差拍信号的谱特征,即光源调制速率一定时,光谱信号中的主频成分位置只与散射光和参考光的光程差有关;生物组织对光信号的衰减系数会影响光谱信号中频率成分的能量强度分布。分析结果表明,差分调制激光光谱能对生物组织的光谱信号进行光程分离,从而实现生物组织的单光程光谱检测。     

基于飞秒激光纵模间拍信号的高精度绝对距离测量

针对使用单一频率飞秒激光纵模间拍信号测距时测量分辨力和最大非模糊距离之间的矛盾,提出了一种同时使用不同频率的微波信号对距离进行测量并逐级合成测量结果的方法。分别选取频率为100 MHz和1GHz的纵模间拍信号测量目标距离,之后调整飞秒激光器的重复频率,使1GHz的纵模间拍信号频率变化1 MHz后再次测量,借助频率变化进一步得到更大的合成波长,最后将三次测量的结果逐级合成,在扩展最大非模糊距离的同时保证了测量结果的高精度。实验结果表明,这种方法能够将最大非模糊距离扩展到150m,对目标绝对距离的测量结果不确定度为25.8μm。该方法不需要改变光路结构,测量过程简便,能很好地实现大尺寸高精度的绝对距离测量。     

深海走航抛弃式测量仪器时变信道对传输性能的影响

由于环境的要求,深海走航抛弃式测量仪器信号传输大多使用有线信道,然而,信道的电阻抗随放线长度不断变化,严重影响了深海走航抛弃式测量仪器信道传输的稳定性.本文以国家海洋技术中心自主研发的走航抛弃式温度、盐度、湿度(XCTD)剖面仪的传输信道为原型,提出了一种动态分析有线信道对传输信号幅值和相位影响的方法.首先推导出各电路参数随信道长度变化的规律,建立简化的传输电路模型和该模型的传输函数.通过定性分析得出传输频率、分布电容和缠绕电感对信号相位的影响.利用MATLAB软件分析XCTD在动态放线过程中信道对信号幅值和相位的影响.研究结果可进一步指导抛弃式走航测量系统的电路设计,提高测量数据的精度和信号传输的稳定性.     

具有频率噪声的单模激光线性模型随机共振

将频率有涨落的周期信号输入单模激光增益模型,计算出输出光强的相关函数及功率谱,对信噪比随噪声强度和系统参数的变化进行了研究. 结果表明:信噪比随频率噪声强度的变化、抽运噪声强度的变化、量子噪声强度的变化均出现随机共振;信噪比随增益系数和损失系数的变化也出现随机共振. 关键词： 频率噪声 功率谱 随机共振     

基于光学频率梳的超低噪声微波频率产生

低噪声的微波频率在雷达,长基线干涉仪等领域有重要应用.基于光学频率梳产生的微波信号的相位噪声在1 Hz频偏处低于–100 dBc/Hz,在高频(> 100 kHz)处低于–170 dBc/Hz,是目前所有的微波频率产生技术中噪声最低的.文章介绍了光学频率梳产生微波频率的基本原理,对基于光梳产生的微波频率信号的各类噪声和抑制噪声的技术进行了分析和总结.随后对低噪声的测量方法进行介绍,并展示了几种典型的微波频率产生实验装置和结果.随着光学频率梳和噪声抑制技术的不断提升,基于光梳的极低噪声微波频率源将有更广泛的应用前景和应用领域.     

基于虚拟仪器技术的示波器研究

基于LabVIEW虚拟仪器开发平台,将虚拟仪器技术与示波器原理相结合,开发了用户操作界面人性化程度高、仿真信号种类变化多、测量结果准确性好的虚拟示波器。不仅实现了仿真信号相位、峰值、频率、直流偏移量和占空比多种参数的测量,也可以将波形以图片和数据两种方式进行保存。另外,研究了仿真信号的物理参数对信号波形的影响,便于对相位和频率等抽象物理量拥有更深更形象的理解。这种智能化虚拟示波器,实现了数据分析、处理和显示自动化、简单化,极大地提高了实验效率。     

一种铷原子频标频率综合器新方案的设计与实现

数字化和小型化是铷原子频标（RAFS）发展的重要方向．在传统铷原子频标电路中,6 840 MHz微波信号与频率综合器产生的5.312 5 MHz信号进行混频,得到用于激励铷原子跃迁的6 834.687 5 MHz微波探寻信号．早期铷频标的频率综合器大量使用了分立的模拟器件,数字化程度低、参数优化工作繁杂、电路体积较大．目前常用直接数字频率合成器（DDS）方案直接产生5.312 5 MHz信号,但这种数字电路方案通常需要对10 MHz信号进行倍频,它存在频谱纯度较低、相位噪声高等缺点．本文介绍一种产生5.312 5 MHz信号的频率综合器解决方案,这种设计方案在应用DDS器件时无需使用10 MHz倍频电路,它具有频谱纯度较高、相位噪声低、输出频率和相位可调等优点．     

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.     

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.     

磁共振成像信号的数字化接收系统设计

磁共振成像信号的采集是磁共振成像系统当中最重要的环节之一,设计性能良好的信号接收系统直接关系到成像质量的好坏. 本文根据磁共振信号强度弱、频率高、带宽窄的特性对接收系统进行了统一设计. 详细地对可控增益放大、高速A/D、数字解调以及抽样滤波器等几个部分进行了讨论,给出一整套设计方案,尤其对多级抽样滤波器,根据磁共振成像的性能需求和滤波器的不同特性给出了抽样系数分配和滤波器设计的一般方法. 根据该方案设计出的磁共振信号接收系统有较高的信噪比,已经应用在临床医疗诊断当中.      

Design and evaluation of a downconverter based on MicroTCA.4

Modern low-level RF(LLRF) control systems of particle accelerators are designed to achieve extremely precise field amplitude and phase regulation inside the accelerating cavities. The RF field signal is usually converted to an intermediate frequency(IF) before being sampled by ADC. As the down-conversion is an important procedure of digital signal processing in LLRF system, designing a high performance and broad band downconverter compatible with various accelerators is important. In this paper, the design of a downconverter based on Micro TCA and its performance evaluation on different frequency points are presented. The major design objective of this module is a wider operating frequency range and more flexibility in application.     

有限冲击响应滤波器在四频激光陀螺中的应用

针对目前四频差动激光陀螺光学解调方案可靠性和温度特性差的特点,介绍一种基于FPGA的数字拍频解调方案。分析了四频差动激光陀螺数字拍频解调对电路系统的需求,对数字拍频解调的关键部件低通滤波器进行了设计与实现。根据四频差动激光陀螺的特性参数计算滤波器的通带截止频率及阻带截止频率,使用MATLAB的滤波器设计和分析工具FDATool完成了有限冲击响应（FIR）数字滤波器的参数设计,并利用Xilinx公司的FPGA集成开发环境ISE实现FIR数字滤波器的片上系统设计。仿真和实验结果表明,所设计的FIR数字滤波器对四频差动激光陀螺的和频分量衰减达到-66 dB,满足四频差动激光陀螺拍频解调的需求,并有助于实现四频差动激光陀螺的小型化和数字化。     

Digital synthesis of programmable photonic integrated circuits

Programmable photonic waveguide meshes can be programmed into many different circuit topologies and thereby provide a variety of functions.Due to the complexity of the signal routing in a general mesh,a particular synthesis algorithm often only accounts for a specific function with a specific cell configuration.In this paper,we try to synthesize the programmable waveguide mesh to support multiple configurations with a more general digital signal processing platform.To show the feasibility of this technique,photonic waveguide meshes in different configurations(square,triangular and hexagonal meshes)are designed to realize optical signal interleaving with arbitrary duty cycles.The digital signal processing(DSP)approach offers an effective pathway for the establishment of a general design platform for the software-defined programmable photonic integrated circuits.The use of well-developed DSP techniques and algorithms establishes a link between optical and electrical signals and makes it convenient to realize the computer-aided design of optics–electronics hybrid systems.     

基于PCI总线的全功能数字化频率源

介绍了一种适用于核磁共振谱仪的全功能数字化频率源,它能够直接输出0~135 MHz的信号,且信号的频率、相位和幅度可以快速切换. 该频率源设计成基于计算机PCI总线的板卡结构,可以直接插入PC机的PCI插槽内. 在板上包含了128 k用于预先存储波形数据的静态内存,外部设备提供触发信号即可输出所需的射频波形. 该频率源具有结构简单,性能良好,成本低廉等特点,特别适用于较低设计成本的核磁共振谱仪.     

Experimental study of an acoustic communication system in shallow-water conditions

The paper presents the results of experimental studies of an acoustic communication system containing parallel transmission digital information channels, which came about from applying the principles of orthogonal frequency division of individual information channels, resulting in an increased information rate. Received signals were processed by two separate receivers differing in the method by which the pulse response parameters of the medium were estimated during signal propagation. It is shown that to increase the reliability of received digital information for coherent separated reception of a multipath signal, it is necessary to estimate the parameters of this signal’s components in frequency bands corresponding to individual information channels. When such estimates were taken into account, the acoustic communication system provided error-less reception of digital information in all experiments conducted under conditions of the shallow Volgograd Reservoir and Lake Ladoga.     

数字BPM时钟锁相电路的设计与实现

为实现数字BPM时钟系统的锁相,设计了一种基于锁相环同步原理的低抖动、低相位噪声的时钟同步系统。根据锁相环电路工作原理,对数字BPM时钟同步系统的硬件及固件程序进行了设计,实现了外部输入时钟信号与系统内部产生的主工作时钟信号的锁相,并且时钟信号输出的频率及相位均可调整以满足后端ADC采样的要求。测试结果表明,设计可以完成对一定频率范围内变化的外部输入时钟信号的锁相,输出时钟信号抖动满足束流实验要求,为数字BPM后续算法研究提供了基础。