相干累加与AR滤波相结合的舰船轴频电场信号处理方法

针对采用电场传感器阵列测量舰船电场的应用场景,为提升目标轴频电场的信噪比,提出一种相干累加结合自回归(autoregressive,AR)模型滤波的方法对阵列电场信号进行处理。对测量得到的阵列电场信号进行时延补偿后累加,同时对环境电场信号进行AR建模,并利用AR模型参数构造滤波器,以对累加后的信号实施滤波处理。为验证所提方法在低信噪比条件下的有效性,对实测阵列式电场信号进行处理,结果表明,所提方法能够在信噪比为-25.39 dB的条件下有效压制噪声频谱,保留轴频线谱,处理后信噪比提高约21.92 dB。

高频雷达射频干扰抑制的自适应接收滤波设计

为抑制高频雷达中的射频干扰,本文提出了一种自适应滤波器设计方法。首先,基于海杂波和射频干扰的多普勒特性,设计了海杂波区域自适应检测算法,以有效地估计射频干扰特性。然后,对海杂波、噪声和射频干扰的功率谱进行分析,并采用连续均值剔除算法,以检测射频干扰是否存在及其频率范围。最后,引入基于相似度约束的接收滤波器算法,根据射频干扰频带自动计算约束参数,从而实现了接收滤波器的自适应设计,以稳健地抑制射频干扰。仿真结果表明,相比传统白化滤波器,本文所设计滤波器可以有效地抑制宽带和窄带射频干扰,提高雷达抗干扰能力。

一种高精度音频Sigma-Delta DAC的设计

设计了一种应用于音频Codec的高精度Sigma-Delta DAC,针对数字插值滤波器占用面积大的问题,提出了乘法器复用的方法,减少数字电路的硬件消耗。为解决Sigma-Delta调制器多比特量化引起的非线性问题,引入DWA(Data Weight Average)算法,提高系统的精度。此外,DCT(Direct Charge Transfer)电路用于实现数字域到模拟域的高精度转换。电路采用0.18μm CMOS工艺,整体DAC的信噪比为105.7dB@1150Hz,有效位数达到17.26bit。

基于自适应移频滤波的电力系统谐波分析方法

随着非线性负荷和冲击性负荷的不断增加以及新能源的大规模并网,电网环境日趋复杂,各类电能质量问题日益凸显。其中,谐波问题尤为突出,准确估计谐波参数不仅是谐波治理的关键,也是电力企业和用户评价电能质量的重要依据。为此,该文提出一种基于自适应移频滤波的电力系统谐波分析方法。首先,对电网谐波信号进行初次移频滤波操作,以获得信号实际基波频率;然后,根据信号实测基波频率,对信号进行二次移频滤波处理,进而准确获取各次谐波的幅值和相角;最后,仿真实验表明,该文所提算法能够有效地克服非同步采样和噪声的影响,并且具有测量精度高、实时性好和适应性强等特点。此外,通过实际构建的硬件测试平台,进一步验证了所提算法的准确性和可靠性。

一种近似芯片级尺寸的小型化微带点频滤波器

射频滤波器作为具备信号筛选功能的射频器件,对现代通信系统而言具有举足轻重的地位。随着通信技术的不断更新迭代,要求射频滤波器具有小型化以及低成本的特点。目前,利用半导体工艺可制作尺寸极小且性能佳的芯片级滤波器,但研发成本普遍过高。文中使用薄膜工艺,通过对滤波器的结构、材料、性能指标进行综合考量,设计了一款适用于点频源、跳频源模块中使用的微带点频滤波器。通过仿真软件HFSS进行建模仿真并对加工工艺进行误差分析,成功得到了一款通带在12 GHz±15 MHz的微带点频滤波器,其尺寸为2.5 mm×3.5 mm×0.127 mm。测试结果表明,性能曲线达到设计指标,成功验证了设计的可行性。

5G基站射频滤波器发展和分析

大规模多输入多输出技术是5G的关键技术之一,包含了多个射频通道,系统中的滤波器数量大幅增加,使得5G滤波器在保持高性能的同时对小型化和高集成度提出了更高要求。分析了5G射频基站滤波器的基本要求,介绍了射频基站滤波器的形式和特点,包括微带、波导腔、同轴、介质加载、陶瓷介质滤波器。通过分析不同形式基站滤波器的特点及研究现状,并进行综合对比,从性能、尺寸、成本方面综合考虑,陶瓷介质滤波器在5G基站中具有更大的发展空间。

一种基于缺陷地结构的频变滤波耦合器的设计

随着现代雷达系统的快速发展,微波器件也向一体化、高性能、小型化的方向发展。本文设计了一种基于缺陷地结构的频变滤波耦合器,通过调整滤波器相邻谐振器之间的电磁耦合参数,引入频变耦合从而在阻带产生可控的传输零点,实现了原本4个谐振腔才能实现的性能;通过缺陷地结构,减小器件传输损耗,从而达到了小型化、低损耗的设计目的。

小型化高隔离度射频滤波模组设计研究

围绕射频滤波模组设计开展研究,针对模组小型化高集成度设计中的射频信号传输及隔离问题,进行了内部关键电路结构的精细化三维电磁场建模仿真分析,以提高模型的准确度。通过关键结构制作及去嵌测试,验证了仿真设计的准确性。并加工了一款尺寸为14.97 mm×12.01 mm×1.29 mm的L波段射频滤波模组,该滤波模组集成滤波器数量为16个,插入损耗≤5.20 dB,带外抑制≥42.5 dB。

射频前端滤波器研究

通信技术的持续发展对射频前端滤波器提出了低插入损耗、高带宽的技术要求。本文综述了几种射频前端滤波器的主要特点和前沿研究进展,包括功率容量大但体积也大的腔体滤波器;传输速度快但工艺受限的陶瓷滤波器;体积小、功耗低但不适用于高频的声表面波滤波器;目前主流的各方面性能良好但不适用于高带宽的薄膜体声波滤波器;较新的适用于高频和高带宽的横向激发体声波滤波器;能在单一基片上集成多种无源元件且以小型化和高集成度为特点的集成无源器件滤波器;以及可以构建三维集成电路且应用于汽车和航空航天领域的低温共烧陶瓷滤波器。从研究结果来看,薄膜体声波滤波器是目前综合性能最好也是最主流的滤波器,而横向激发体声波滤波器是具有探索价值的滤波器。

一种sigma-delta ADC数字抽取滤波器设计与实现

数字滤波器是sigma-delta模数转换器的主要组成部分,用于对调制器输出信号的滤波和抽取。本文设计的数字滤波器是由间接型级联积分梳状滤波器组成。在说明CIC滤波器原理的基础上,通过Verilog实现并验证其功能与性能。

无线传感节点中频域传输信号解调与控制方法

为提高无线传感网络节点中的频域传输信号抗噪能力,优化前端镜像与噪声信号处理能力,以无线传感节点中的频域传输信号为研究对象,提出一种新的信号控制与解调方法。将无线传感信号输入设计的滤波器中,通过电容器、电阻、运算放大器相互协作完成信号滤波。引入前馈补偿通路组建两级节点信号解调线路,当输出传感信号功率超过标准,便可根据超出值,以前馈补偿的方式调节增益带宽积实现解调。在传感节点中外接一个校正电路,以校正电容调节码的方式,控制传感信号频域传输特性满足正常运行标准。仿真结果表明:在1 V的电源电压下,此滤波器中心频率为2 MHz,邻近信号抑制为55 dB,镜像信号抑制为33 dB,带内纹波为0.1 dB,通带电压增益为18 dB,工作电流为382μA。验证了所提方法具有较高的频域传输信号深度处理能力,且有助于实现无线传感网络高质量通信。

多普勒效应下的跳频信号定时同步算法研究

由于收发信双方的相对高速运动会影响接收信号的同步和解调,特别是对符号速率每跳变化的跳频信号影响更大。针对跳频信号在高动态场景下的时钟同步问题,通过分析多普勒钟偏对时钟同步的影响,提出了基于同步信息的时钟频率估计加时钟相位估计定时同步方法,将二者的估计结果进行卡尔曼滤波,估计出钟偏及钟偏变化率,实时跟踪、调整接收机的时钟,达到收发信号时钟同步的目的。与三阶锁相环进行了仿真与对比,仿真结果证明,该方法比传统的锁相环方法跟踪范围大,估计精度高,解调性能更优良;解调性能损失与理论值相比小于0.2 dB。

抗干扰跳频滤波器的小型化仿真设计

为了提升装备在复杂电磁环境下的生存能力,解决手持式通信终端在强电磁干扰下通信质量差、体积笨重等问题,该文提出一种抗电磁干扰的跳频滤波器的仿真和设计方案。该模型基于双调谐LC滤波单元和变容二极管工作原理,通过采用等效电路变换和等效电路吸收等手段,简化电路模型和优化电路布板,设计了频率范围在225~525 MHz的微型跳频滤波器,并使用先进设计系统(ADS)进行了仿真验证,在满足插入损耗、频率选择性、带外抑制等关键指标下实现了抗干扰跳频滤波器尺寸的小型化设计。

零相位合成记录约束下利用匹配滤波实现频变剩余相位校正

在相同振幅谱、不同相位特征子波中,零相位子波分辨率最高,且主峰值对应反射界面,因此在地震资料处理中,需要通过相位校正技术消除子波剩余相位的影响。常相位校正技术未考虑子波相位随频率发生变化从而导致相位校正结果不理想。为此,提出零相位合成记录约束下利用匹配滤波实现分频相位校正的方法。该方法将井旁地震道作为输入,零相位合成记录作为输出,利用匹配滤波算法求出二者间的相位匹配因子,然后将相位匹配因子与地震数据褶积得到零相位化地震数据。该方法考虑了实际地震数据剩余相位的频变特性,充分利用测井合成记录进行高精度相位校正。理论模型和实际数据处理结果表明,所提方法可以有效消除频变剩余相位影响、显著提高地震数据分辨率,且抗噪性强,具有较高的实用价值。

基于原型滤波器的OTFS通感一体信号技术

随着无线技术的快速发展,无线设备呈现爆炸式增长趋势,导致频谱资源日益稀缺,雷达和通信频段不断重叠。为了避免无线通信和雷达感知之间的相互干扰,学术界广泛研究了通信感知一体化(Integrated Sensing and Communication,ISAC)技术,并且重点关注了正交时频空(Orthogonal Time Frequency Space,OTFS)信号。OTFS信号具备实现无线通信与雷达感知一体化的潜力。然而,分数多普勒会抬高OTFS多普勒旁瓣,引起多普勒弥散效应,不仅在通信数据与通信数据之间、通信数据与雷达数据之间产生严重干扰,还将导致微弱目标被强目标旁瓣淹没,进而影响雷达探测概率和通信信道估计精度,恶化整体性能。针对分数多普勒导致的OTFS性能下降问题,提出了基于原型滤波器的OTFS通感一体化信号设计方法。通过原型滤波器调理多普勒旁瓣,在不显著损失多普勒分辨率的同时,抑制多普勒弥散效应,提升检测概率,降低误码率。针对OTFS互相关匹配滤波信道估计算法计算复杂度高等问题,进一步提出了利用恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)检测进行信道估计的思路,在降低计算复杂度的同时,稳健检测出了同一时延、不同多普勒的多个目标,保障了信道估计和目标检测性能。依据理论分析和仿真实验可知,本文可将分数多普勒条件下的通信误码率降低2个数量级。

单频调制的相位调制激光在频率损失下激发的幅频效应

鉴于当前对幅频效应的研究主要局限于从时域角度关注脉冲顶部调制,无法全面揭示其在频域或其它维度上的特性,从单频激光相位调制模型出发,结合理论仿真和实验验证,从波形强度调制度、激发的幅度调制信号强度和频谱分布变化等角度,研究了单阶次频率损失、整体频率损失以及调制深度变化对幅频效应激发的影响。研究结果表明,随着相位调制激光偏离滤波器中心位置距离增大,波形强度调制度随之增强,但激发的调制信号强度则呈现先上升后下降的趋势;与单阶次频率损失相比,整体频率损失所激发的幅频效应中,调制信号主要集中在基频和二次谐波上;此外,调制深度的增加会导致光谱宽度增大以及激发的调制信号强度增强。

高频雷达中射频干扰的RD图表现机理与建模仿真

射频干扰对于高频超视距雷达是一大威胁。本文研究射频干扰的距离-多普勒图表现机理和建模方法,分析了射频干扰频域特性与距离-多普勒图表现的关系,讨论了雷达信号处理中的射频干扰信号频谱变化。根据高斯白噪声通过线性滤波器的特性,设计滤波器响应函数来产生不同频谱和距离-多普勒图形态的射频干扰。基于以上研究,本文将射频干扰分为单频、窄带和宽带3类,归纳出射频干扰的距离-多普勒图表现机理,并提出了基于卷积的射频干扰新型建模方法。实测数据和仿真表明:本文对射频干扰距离-多普勒图表现机理分析合理,建模方法能很好地模拟多数实测干扰距离-多普勒图形态。

高功率小型化波导E面异频功率合成器的设计

为了满足典型应用场景对高功率异频功率合成器提出的输入输出同向及结构紧凑的需求,提出并设计了一种工作在9.3 GHz和9.7 GHz频率的高功率小型化波导E面异频功率合成器。基于滤波器结构异频功率合成器的原理,通过采用过模矩形波导E面合成的形式,使两个波导滤波器相互平行,两个输入端口相互平齐,以满足特定应用场景的需求。同时,通过减小合成环节的矩形波导尺寸对合成过程中产生的高次模进行抑制,并按照半个波导波长的整数倍减小波导滤波器模片间距,在保证具有高功率容量的前提下缩短了滤波器长度。设计的异频功率合成器整体长度为9.2λ,宽度为1.5λ,高度为2.8λ(λ为9.5 GHz所对应的自由空间波长)。仿真结果表明,该合成器在9.3 GHz和9.7 GHz频率下的回波损耗均大于20 dB,合成效率大于98%,输入端口之间的隔离度大于20 dB,在80 MV/m微波脉冲击穿阈值下,功率容量为310 MW。

基于Ti3C2Tx-PVA被动调Q的低噪声556 nm腔内倍频黄绿光激光器

采用液相剥离法获得厚度约为3.2 nm、层数约为3至4层的碳化钛纳米片(Ti_(3)C_(2)T_(x)),结合旋涂法制备出Ti_(3)C_(2)T_(x)-聚乙烯醇(Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA)薄膜,并借助拉曼光谱、原子力显微镜和平衡双探测系统对Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片的物相组成、厚度及可饱和吸收性能进行了表征。将Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA薄膜作为可饱和吸收体应用于一种808 nm半导体激光二极管端面泵浦Nd∶YAG陶瓷/LBO腔内倍频的556 nm黄绿激光器中实现被动调Q。在分析布儒斯特偏振器和双折射晶体协同选频滤波机理的基础上,通过两者的协同使用,抑制了1116 nm和1123 nm处光谱腔内振荡并进一步压缩了1112 nm处p-偏振光的纵模个数。在5.1 W最高激光二极管泵浦功率下,获得了平均输出功率为86.2 mW、重复频率为745.8 kHz、脉冲宽度为46 ns的556 nm被动调Q脉冲黄绿激光输出。4 h内测得功率不稳定度和激光噪声仅为±0.39%和0.37%,光束质量评价因子为M2x=1.837和M^(2)^(y)=1.975。Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA薄膜被动调Q结合“布儒斯特偏振器+双折射晶体”协同选频滤波技术方案为开发高稳定性、低噪声脉冲黄绿激光提供有价值的参考。

基于改进Sigma-Delta滤波的复杂场景背景估计

背景估计是运动目标检测一项重要的前期工作,在城市交通等复杂场景中,存在大量慢速或暂停运动目标,背景模型很快受到污染,需要进行较多的后续处理或者采用高复杂度算法来检测前景。针对该问题,提出基于Sigma-Delta滤波改进的背景估计算法,融合可选择性背景更新机制和多频Sigma-Delta滤波背景估计方法,处理复杂场景中不同运动目标的运动特征,以获取稳定的背景。通过对典型城市路段和交叉口复杂交通场景序列进行对比实验,结果表明,该算法在保持Sigma-Delta滤波低内存消耗和高计算效率的基础上可获得更好的检测效果。