光纤光栅技术与应用专题讲座(二) 第3讲 光纤光栅在星间激光通信系统中的应用研究

针对星间激光通信系统,分析了光纤光栅在此系统中的应用。为了设计出高性能的光滤波器以满足星间激光通信系统的要求,研究了光滤波器的带宽对系统性能的影响。在GEO-LEO星间链路中,考虑多普勒频移,研究了系统的归一化信噪比与滤波器带宽的关系,提出并设计了滤波器最佳带宽。根据得到的最佳带宽,设计了符合要求的光纤光栅滤波器。     

20MHz-50MHz带通滤波器的设计

本文介绍一种２０ＭＨｚ－５０ＭＨｚ带通滤波器的设计方法,给出了具体电路以及调试结果,该滤波器上有成本低,性能好,相对频带宽的特点。该滤波器在图像通信中已作中频滤波器使用。     

带通滤波器技术指标及稳定性实验分析

有源带通滤波器是脉冲调宽再平衡回路的一个重要部分。本文讨论了带通滤波器设计的技术指标及滤波器特性参数的选择方法。同时对滤波器频率特性进行了稳定性分析。     

基于组合复调制高斯函数的数字滤波器设计

针对数字信号处理中的滤波器设计问题,给出了一种数字滤波器设计方法,即利用复调制和线性组合将多个具有不同中心频率的高斯函数时域进行叠加。研究结果表明:所设计滤波器的性能主要取决于组合复调制高斯函数的形状参数σ、频移Δf和时间长度t,通常取σ∈[0.1,1],Δf∈[0.132 5/σ,0.265/σ],t∈[-4σ,4σ]。     

利用组合广义Harmonic小波设计梳状滤波器

在机械振动信号处理中常出现多倍频谐波谱特征或多边带调制谱特征,为更好地提取或去除这些特征频率,需要设计性能优良的梳状滤波器。根据Harmonic小波的特点,给出了利用组合广义Harmonic小波设计梳状滤波器的详细步骤和应用实例。研究结果表明:增大滤波器的阶数和使用旁瓣小的窗函数可以提高梳状滤波器的性能。     

脉冲噪声环境下无线通信系统性能研究

针对基于高斯噪声的无线通信系统无法适应脉冲噪声的情况,以α稳定分布作为脉冲噪声模型,根据模型统计特性,经过理论分析给出了脉冲噪声条件下2ASK的误码特性计算方法,并通过仿真实验验证了该方法的正确性.仿真表明,在混合信噪比较低(MSNR10dB)的情况下脉冲噪声的影响并不明显,接近于高斯噪声,而在较高混合信噪比(MSNR11dB)情况下脉冲噪声使系统的误码率急剧增加,对通信质量造成严重破坏.     

基于矩阵乘法的高速卫星成形滤波器的FPGA实现

根据高速8PSK卫星调制器的要求,针对数字化基带成形滤波的信号处理特点,文中提出一种基于矩阵乘法的高速卫星成形滤波器设计方法及基于查找表的硬件实现方案。该方法将成形滤波直接抽象为矩阵乘法的运算,将多个卷积相乘项相加后再量化,减少了量化次数,提高了量化信噪比。用片内的BLOCK-RAM精心设计查找表,在8万门的芯片VIRTEX2-80中就能实现此方案。MODELSIM的时序仿真结果表明,可支持高达200Mbps的输入数据,满足卫星通信高速成形的要求,并针对未来更高速率的成形滤波器给出了一种通用硬件实现方法。     

小波变换在过零调制信号检测中的应用研究

将小波分析理论应用于配电网络过零调制信号的检测中,解决了在强噪声、低信噪比的配电网络中通信误码率高的难题,提高了系统的信噪比。给出了小波变换Mallat算法的分解和重构公式。信号仿真表明,应用该方法可以很好地从复杂环境下提取有用信号的特征。     

卫星导航接收机中积分清零器的性能分析

为了使跟踪环路得到最高的输入信噪比,卫星导航接收机在时延估计时应使用匹配滤波器。但出于节省硬件资源的考虑,卫星导航接收机通常采用积分清零器完成相关运算。然而积分清零器相对于匹配滤波器存在性能损耗,对此目前尚无量化的结论。本文推导出积分清零器性能损耗的解析表达式,并使用Monte Carlo仿真的方法验证结论的正确性。理论和仿真结果表明当采样率为2倍的前端带宽时,积分清零器相比匹配滤波存在约0.44dB的损耗,当采样率提高到4倍信号带宽时,积分清零器的性能损耗几乎可以忽略。该结论对卫星导航接收机的设计具有重要的意义。     

一种通信装备系统间干扰评估的新方法

提出了通信装备系统间互扰评估的一种低计算复杂度分析方法。比特差错概率是对数字通信接收机性能进行评估的重要指标,而由比特差错概率(BEP)表征的系统间互扰的情况计算非常复杂,因此需要合理简化。通常假设干扰为加性高斯白噪声,但有些情况下这种假设并不合理。而使用高阶统计量峰度值来估计的方法可以处理调制干扰信号也可以处理脉冲干扰信号,综合了加性高斯白噪声近似和峰度测量以达到对数字通信设备间互扰分析更合理精确。     

基于FRFT窄带滤波的LFM信号研究

随着分数阶傅里叶变换域窄带滤波技术的不断应用与发展,对分数阶域窄带滤波带宽的研究将变得尤为重要。研究了分数阶傅里叶变换域窄带滤波带宽与滤波后信号之间的关系,并以信号的失真度为准则,分析了分数阶域窄带滤波带宽的临界值。理论分析和仿真结果表明:线性调频信号经过分数阶域窄带滤波后信号的相位没有发生改变,信号的幅度为辛克函数积分的形式。为保证LFM信号频率信息不丢失,分数阶域窄带滤波的带宽必须不小于LFM信号在分数阶域幅度谱的主瓣宽度。为分数阶域滤波带宽的选取提供了参考标准。     

受符号调制的m序列旁瓣特性研究

m序列因其优良的二值自相关特性而广泛应用于雷达和通信系统中。存在符号调制时 ,m序列匹配接收的旁瓣特性不再具有二值性。研究表明 :对于生成多项式相同的m序列 ,当移位寄存器的初始状态不同时 ,其符号调制下的旁瓣特性存在明显差异。选择合适的初始状态 ,可以得到较高的主旁瓣比。采用旁瓣抑制滤波器可以进一步显著提升主旁瓣比     

基于星座图恢复的MQAM信号调制方式识别算法*

针对MQAM信号调制方式的识别问题,提出了一种基于星座图恢复的算法。该算法首先估计信号载频及信噪比等参数,并依据波特率和符号定时完成对接收信号的波特率采样。随后采用一种非判决辅助载频偏差估计方法,以消除载频偏差及相位偏移对星座图恢复的影响。最后利用平均似然比检测的方法,完成MQAM信号调制方式的识别。仿真结果表明,与仅考虑信号幅值分布的极大似然算法相比,该算法具有更优的识别性能。     

多指数连续相位调制信号的早迟环定时同步

针对多指数连续相位调制信号提出基于序列检测的早迟环定时同步,利用维特比算法的幸存度量构造定时误差估计器。根据误差估计的S曲线和方差,优化定时误差捕获范围和估计精度、消除环路假锁点,同时利用多指数连续相位调制的脉冲幅度调制分解对定时误差估计器进行简化。仿真结果表明,优化后的早迟环定时误差捕获范围最大可达±0.5个符号周期,估计精度在中低信噪比下能够接近修正的克拉美罗界,在高信噪比下也有较好的估计性能;当早迟环定时支路的分支度量简化至最大似然序列检测的1/8时,对多进制、部分响应的多指数连续相位调制信号,造成的解调性能损失小于0.5 d B。     

一种与连续相位调制相适应的信道编码技术

以Rimoldi提出的分解方法为基础,文中介绍了一种与连续相位调制CPM(Continuous PhaseModulation)相适应的环卷积编码技术,该编码与CPM内在编码具有相同的代数结构,文中给出了两者结合后的常用研究方法。通过计算机搜索,以最小欧氏距离最大为目标,得到了一些典型参数下最优的编码方案。仿真结果表明,采用环编码后CPM信号的误比特性能有很大的提升。     

基于分形滤波的能量检测方法

能量检测是认知无线电频谱感知的有效方法,但在低信噪比情况下检测概率明显下降。提出了基于分形滤波的频谱感知能量检测方法。基于分形滤波可以有效抑制噪声的特点,该方法先对接收信号进行分形滤波,以其能量值作为检测统计量,进行能量检测。仿真结果表明,通过基于分形滤波的能量检测和直接进行能量检测方法对比,滤波后信噪比在下降7 d B时仍然满足90%以上的检测概率。此外,该方法对不同调制信号均具有较好的适用性,在噪声不确定情况下仍然具有较高的检测概率。     

单层反射模式蓝宝石腔体的9.7GHz频率基准

分析了多层圆柱形蓝宝石腔体谐振器为实现Bragg谐振模式需满足的尺寸条件。仿真并设计了单层腔体,利用teflon支撑件将蓝宝石固定在内部镀银的金属腔体内。其在9.7GHz频点实现了Bragg包含模式,Q值高于200 000。利用该谐振器作为带通滤波器构建了室温下的X波段振荡器。该振荡器还包括低噪放、滤波器和手动移相器。通过合理选择谐振器的插入损耗和调节移相器,该振荡器成功实现了稳定输出。测试结果表明,该振荡器具有低的相位噪声但易受环境温度影响。由于采用了极高Q值的蓝宝石谐振器,该振荡器可能成为目前最低相噪的X波段室温频率基准。     

虚拟电流注入法在线补偿转子位置估算误差

旋转高频注入法能估计永磁同步电机零速和低速时的转子位置,但在转子磁极位置解调过程中滤波器的使用会带来较大估算误差。提出虚拟电流注入法来在线补偿转子位置误差,基于估算的转速,构造与负序响应电流同频率的虚拟电流,经过与负序电流完全相同的解调,得到的虚拟电流相位与解调前相位的差值补偿估算的转子位置。分析比较了注入旋转电压导致的实际转速波动和正序响应电流引起的估算转速波动对误差补偿效果的影响,并利用低通滤波器来改善补偿效果。仿真和实验验证了所提方法在电机处于不同状态时对转子位置误差补偿的效果。     

应用于探测的220 GHz收发前端

基于太赫兹肖特基二极管的强非线性特性,采用多次谐波倍频和混频的方式,研制了可应用于连续波频率调制雷达探测的紧凑型220 GHz收发前端.为了使接收机实现高功率输出,220 GHz三倍频器的功放驱动采用4路功率合成的方式,实现70 GHz 300 mW高功率功率放大器模块,70 GHz高抑制度7阶腔体带通滤波器抑制高次谐...