基于TDLAS的CO检测系统调制参数优化与温度补偿

在可调谐激光吸收光谱(TDLAS)技术中,携带气体浓度信息的二次谐波信号易受激光扫描信号与调制信号的幅值、频率等参数影响。基于TDLAS技术搭建了CO浓度检测硬件系统,与对应仿真模型进行比较分析,研究了调制参数对二次谐波信号峰值、信噪比、对称性以及峰宽的影响,总结出具体变化规律。实验确定了系统最优调制参量,在硬件不变的情况下提高了检测精度。对CO在1567.7nm的吸收光谱进行了检测,发现测量浓度随着温度的升高而降低,最大相对误差已超过15%。为了减少温度变化对测量的影响,分别采用RBF及BP神经网络、PSO优化BP神经网络和WOA优化BP神经网络算法对系统进行补偿。结果表明,WOA优化BP神经网络方法的补偿效果最好,修正后浓度相对误差降至1%以下,有效提高了系统在变温环境下的准确性和稳定性。研究为系统的调制参数设置以及精准检测提供参考,为后续实验提供了有价值的指导。

一种无线电信号的模拟调制参数测量系统设计

无线电信号的模拟调制参数测量在无线电检测定位、通信发射机测试校准,民用船舶的导航通信等领域都有广泛应用。设计实现了一种基于超外差结构的无线电信号模拟调制参数的测量系统,以STM32F4系列单片机作为控制核心,包括的主要硬件电路模块有本振信号源、混频器、LC无源滤波器、锁相环、低噪声放大器、包络检波电路、鉴频电路等。系统可自动识别普通调幅波、调频波、未调制的单频载波等模拟调制类型,完成无线电信号解调输出的同时自动测量出载波频率、调制信号频率、调幅指数、调频指数等主要调制参数。实测结果表明,系统对调制类型识别正确,调幅或调频信号的解调波形信噪比高、无明显失真,载波频率测量的相对误差小于10-5,主要调制参数测量的相对误差均小于5%。

多内部调制参数相关的CCD高温计测量能力评估理论及实验验证

基于像元输出信号强度与目标温度的积分关系,定义并构建了温度分辨率在不同内部调制参数下的评估模型。结合标定实验进行数值模拟,讨论了增益和gamma调制参数对CCD系统温度分辨率的影响。并开展调制参数对温度分辨率影响的理论验证性实验,得到了在不同增益和gamma调制参数影响下的304不锈钢和黄铜的温度分辨率情况。通过实验与模拟结果的对比分析,总结了两种内部调制参数对温度分辨率的影响效果。完善了CCD温度测量理论体系,同时也为CCD测温系统在不同条件下的参数选择提供了理论指导。

铝合金脉冲YAG激光焊脉冲调制参数对焊缝形状参数的影响

以2mm厚LF3铝合金薄板为对象,研究了在平均功率和焊接速度不变时脉冲YAG激光焊脉冲调制参数(脉宽、频率及单脉冲能量)对热导焊缝形状参数(熔深、熔宽及深宽比)的影响规律,并结合脉冲激光焊间断作用的特征,引入"有效峰值功率密度"综合考虑焊接速度、频率、脉宽以及光斑大小对焊缝形状参数的影响。此外,还对脉冲激光焊所形成的特殊的层状焊缝形貌进行研究和分析。结果表明,焊缝形状参数受脉宽及峰值功率密度双重作用的影响。脉冲焊得到的焊缝呈现多层状形貌,层数随频率升高而增多。

激光调制参数对光纤环型谐振腔光谱特性影响(英文)

谐振光学环型腔作为光学陀螺的核心敏感单元,其光学调制谱和与之对应的鉴频曲线的特性成为提高光学陀螺系统检测灵敏度的关键。为了研究光学陀螺的调制和鉴频谱线特性,优化陀螺性能,设计并搭建了实验测试系统,光纤环形谐振腔采用分光比为50∶50、直径17cm的保偏光纤,总长2.2m。使用直流高压放大器扫描窄线宽激光器(线宽小于1kHz)的压电转化模块,扫描频率和电压分别选取20Hz和1V,使用模拟比例积分电路进行锁频并反馈给激光器的压电转化模块,使激光器的输出频率跟踪谐振腔实时变化。研究分析了光纤环型谐振腔在两种情况下所对应的透射谱和鉴频曲线:第一种情况为调制电压分别为2V和4V,对应调制频率从100kHz到4 MHz变化;第二种情况为当调制频率为900kHz,调制电压从2V到10V变化。通过实验,得到了不同调制参数下光学陀螺谱线的谐振深度、半高全宽、线性带宽、动态范围、品质因数、标度因数以及对应的锁频精度七种物理量的详细变化情况,并进一步得到了静态测试条件下三种陀螺的最佳调制频率及与之所匹配的调制电压。为进一步研究激光调制对光纤环型谐振腔光谱的影响提供指导。

扩展的二元相移键控调制参数性能比较

扩展的二元相移键控(EBPSK)是一种十分灵活的调制方式,只改变几个调制参数即可在调制方式、频谱效率、功率效率和码率等方面进行选择,而解调器可以自适应这种改变。分析了相同的传输码率下EBPSK调制中最简单的3种特例,即反相调制、缺周期调制和窄脉冲调制,并对其功率谱、冲击滤波器输出及非编码解调性能进行了仿真比较,仿真结果揭示了3种调制方式在调制信号、功率谱、冲击滤波器输出及解调性能之间的差异。

一种基于循环谱的共信道多信号调制参数估计方法

共信道多信号的调制参数估计问题已成为通信信号处理领域的一个新兴课题,在非合作通信中是调制识别、信号解调等后续处理的基础。信号经过调制、成形及采样等处理后具有循环平稳性,本文提出了一种基于循环谱和离散谱线提取的调制参数估计方法。该算法利用信号调制参数和循环频率之间的关系,通过提取信号循环谱的谱频率截面上与循环频率相对应的离散谱线,实现对时频重叠的共信道多信号中每个信号分量调制参数的精确估计,主要包括载波频率和码元速率。Matlab仿真BPSK、8QAM两种类型的混合信号结果表明该方法切实有效,可以实现载波频率相差不大时共信道多信号的调制参数估计问题,并且算法计算复杂度小、精确度高、抗噪声性能好,不受频谱重叠度的影响。

利用超混沌信号调制参数实现简并光学参量振荡器混沌同步(英文)

研究在超混沌信号调制参数作用下简并光学参量振荡器的混沌同步.计算结果表明,当调制系数在某确定的范围内使系统的最大条件李指数为负数时,两个或更多台简并光学参量振荡器在新的动力学基础上可实现同步或倒同步.同步方式与初始条件和调制系数有关.当初始条件确定的情况下,调制系数取某些值时,系统的同步方式具有突变性.

PSK信号的调制参数估计与识别

针对PSK信号,分析了BPSK信号和QPSK信号的谱相关特性,并通过计算机仿真了这2种信号的谱相关平面图(即循环频率-频率双频三维图),提出了利用循环谱相关函数的截面图估计BPSK信号和QPSK信号的调制参数(即载频和码元速率)并识别这2种信号的方法.搜索最大峰值可估计信号的载频,计算最大峰值与次大峰值差可估计出信号的码元速率,通过仿真得到载频估计与码元速率估计的归一化均方误差,并根据谱相关特性设置阈值识别出BPSK信号和QPSK信号.该方法在低信噪比下也可达到很好的识别估计效果,适于雷达电子对抗信号识别估计的应用.

常见低截获概率雷达信号调制参数估计研究

研究了线性调频信号、相位编码信号的调制参数识别问题。解线调方法估计线调频参数精度不高,提出了频谱细化与解线调结合的改进方法,该方法计算量较小,精度很高。给出了加性高斯白噪声中相位编码信号的编码规律识别方法。利用估计出的载频对原信号进行解调得到基带信号,根据基带编码信号逐段光滑特点,提出通过正交小波分解估计码元宽度和阈值降噪,并对一个码元内的一阶非相邻相位差分进行滑动平均,消除了阈值滤波引入的"类吉布斯"现象,提高了低信噪比下编码规律识别的正确概率。

半导体激光自混合干涉测量技术中正弦相位调制参数的优化分析

为了提高自混合干涉技术测量位移的精度,将正弦相位调制技术引入自混合干涉信号的分析中,相位调制由置于外腔中的电光调制器(EOM)实现,相位解调由FFT分析的方法得到.针对正弦相位调制自混合干涉测量技术用于位移测量时,电光调制器调制参数对相位解调的影响,分析了调制参数的优化选择依据.模拟分析及实验结果表明:正弦相位调制自混合干涉仪用于位移测量时,正确解调相位所需的最小调制频率和待测射靶面的振动频率和幅度的乘积成正比.调制幅度取1.23 rad时,可以减少激光束偏振态损失带来的测量误差.

SDPSK调制参数的盲估计

SDPSK(Symmetrical DPSK)与DPSK相比,除同样有误码率特性好、适合非相干解调的特点外,在限带传输时还具有包络起伏小的优点,因此应用日益广泛。介绍了SDPSK的调制方法,通过分析SDPSK调制信号的特性,推导出调制参数(载波频率和码速率)的估计方法,并利用Matlab对算法进行了仿真,仿真结果验证了算法的正确性。所得到的参数估计方法,具有算法简单、估计精度高的特点,非常适合于硬件实现。所做的工作对SDPSK信号的侦察和盲解调具有重要意义。

一种部分响应CPM信号的调制参数盲估计算法

针对非协作通信环境下部分响应CPM信号的调制参数盲估计问题,提出了一种系统的参数估计方案,可依次对载波频率、符号速率、调制指数和调制阶数进行有效地估计。在基于循环平稳特性的符号速率估计的前提下,对联合估计算法进行简化,构造新的代价函数,实现载波频率和调制指数联合估计,提取循环谱线特征估计调制阶数。仿真试验表明,该算法在信噪比10 d B时具有较好的估计效果。

基于神经网络的时频域雷达信号调制参数估计

针对常规时频分析方法对多分量雷达信号分析的不足,提出一种基于神经网络的时频域多分量雷达信号调制参数估计新方法。把多分量雷达信号的时频分布作为灰度图像,通过神经网络训练得到高分辨率时频平面图,然后在时频域实现雷达信号各分量的调制参数估计,相对于时频重排等方法,其对时频分布的处理不需要关于各分量信号的先验知识。仿真实验表明,该方法在得到比时频重排方法更高分辨率时频图的基础上,能够较准确地估计各分量雷达信号调制参数。

基于激光吸收光谱技术的CO_2痕量检测及调制参数的优化

采用可调谐激光吸收光谱技术,在室温下对中心波长为2004nm的分布反馈式半导体激光器进行波长调制,可得到CO_2在2004nm处的二次谐波幅值,根据Beer-Lambert定律,计算出CO_2的浓度。正弦调制参数是影响系统检测灵敏度和精度的重要因素,通过对正弦调制信号频率、幅值与二次谐波线型之间关系的研究,实现了每米光程下10ppm的检测下限。

多分量压缩感知信号调制参数估计算法

基于压缩感知的模拟信号采集系统可以解决宽带信号采集困难以及数据量过大的问题,已经成为目前信号采集的重要发展方向。在将该技术应用于通信侦查或频谱监测等接收任务时,接收机所截获的信号实际是处于宽带范围内的多个时域重叠窄带信号的混合,如何快速精确地从压缩信息中估计出各分量的调制参数便成为后续解调的必要条件。针对该问题提出一种基于循环累积量的调制参数估计方法,算法不需要先验信息,在不重构原始信号的前提下,由压缩测量值直接推导出混合信号的循环累积量,利用信号调制参数和循环频率之间的关系,实现对每个信号分量载波频率和码元速率的精确盲估计。实验证明算法针对MPSK、MQAM两种类型的混合信号切实有效,且计算复杂度小、精确度高、抗噪声性能好。

数字调制参数校准仿真研究

表征信号调制质量的数字调制参数是数字通信系统的主要技术指标,数字调制参数校准可以保证通信设备的质量。为给通信装备数字调制参数校准工作提供技术支持,本文总结研究了数字调制参数校准的基本方法,在建立数字调制参数校准仿真通用模块的基础上,进行了QPSK与FSK数字调制参数校准方法研究,并通过仿真及试验证实了两种方法的有效性。通过校准仿真,大大减少了校准方法研究过程中的硬件损耗、降低了研究成本。

AWGN信道IR通信调制参数估计方法研究

以TH-PPM调制方式为例,研究了单用户AWGN信道中冲激无线电(IR)通信调制参数估计方法。定义了"波达时刻差分序列",发现该差分序列具有"能级"结构,分析了不同检波条件下"能级"结构的特点及其与各调制参数的关系,提出了利用聚类分析方法分离"能级",以统计分析方法求取能级参数,利用上述关系进行调制参数估计的新方法。仿真实验表明了方法的有效性与稳健性,当脉冲检波过程中存在高达40%的误检概率(其中漏检概率20%、虚检概率20%)时,该方法仍然获得了较高的估计精度。另外,该方法具有普适性,其基本思想可推广应用于IR通信的其他调制方式,例如TH-BPSK,DS-SS等。

亚波长超声环行器调制参数的寻优方法

针对亚波长超声环行器无法快速准确地确定一个更优的调制参数的问题,该文提出了一种自动寻找更优调制参数的方法。以隔离度、插入损耗、反射系数和交调积作为约束条件,定义一个目标函数,并通过这个目标函数确定更优的调制参数。此目标函数可自行根据需要进行适当修改,从而自动确定所需调制参数。利用定义的目标函数,通过Matlab绘制环行器的性能指标与调制参数关系图。结果表明,根据此方法确定的调制参数下,亚波长超声环行器隔离度高达37 dB,插入损耗低至0.3 dB,实现了快速准确地确定更优的调制参数,从而验证了所提出方法的可行性。

三次相位调制参数对艾里光束的影响

从理论角度与实验角度研究了三次相位调制参数对艾里光束的影响。理论上分析说明三次相位对应的频谱为艾里光束，并引入三次相位调制参数现3以表征相位变化速率。实验上通过设定不同的三次相位调制参数，观察其对艾里光束的影响。结果表明，三次相位调制参数可以影响艾里光束的光瓣尺寸、光瓣间距以及能量分布等，并确定现3最佳值在2～4之间。