正交压缩采样系统时域分析

正交压缩采样(Quadrature Compressive Sampling,QuadCS),可直接低速获取射频信号的同相和正交支路信号,是一种有效的宽带/超宽带信号采样模信转换系统.本文在分析QuadCS感知矩阵时域特性的基础上,有效地将感知矩阵分解成QuadCS不同组成单元描述矩阵乘积的形式,并籍此采用单位范数紧框架理论建立了QuadCS的可重构性.除外,本文还分析了QuadCS输出信噪比和重构信噪比,证明了QuadCS保持输入信噪比的不变性,推导出了重构信噪比损失关系式.本文的工作进一步完善了正交压缩采样理论.

基于正交压缩采样系统的脉冲雷达回波信号实时重构方法

正交压缩采样是低速获取带通模拟信号同相和正交分量的新型模信转换系统,可广泛应用于雷达、通信等电子系统。但是对于宽带或超宽带脉冲雷达,重构奈奎斯特率的全程回波信号需要大的存储空间和计算量,以致于难以实现实时重构。该文在对正交压缩采样系统特性进行分析的基础上,将测量矩阵近似成一种具有特殊带状结构的矩阵,然后采用分段滑动重构思想实现实时重构。仿真结果表明,在对测量矩阵进行合理近似的基础上,该文提出的重构方法可以极大地节省存储空间和计算时间,实现近似最优的重构性能。

利用正交压缩态光场实现连续变量的量子密码术

文中提出一种利用单模正交压缩态光场作为密码载体的连续变量量子密钥传输方案。在该方案中 ,经典信号以二进制编码形式调制在单模正交压缩态光场的正交振幅分量或正交位相分量上。基于海森堡测不准关系 ,任何窃听都会导致合法通讯者之间的误码率升高 ,从而暴露了窃听者的存在 ,以保护密钥信息的安全 ,与采用同样方案的相干光相比 。

多带正交压缩采样雷达回波信号的快速重构

多带正交压缩采样可实现多带模拟信号的亚Landau率采样,并同时获取每个子带同相和正交分量的压缩测量。对于多带雷达应用而言,恢复所有子带回波信号需求解多个大规模稀疏重构问题,计算量大、实时能力差。以探测同一场景的等带宽多带雷达为背景,在分析回波信号特征的基础上,揭示回波信号的块稀疏性,提出采用块稀疏重构模型恢复所有子带回波,发展块稀疏分段滑动快速重构方法。为了提高重构性能,对块正交匹配追踪算法进行了改进,提出了一个两步块正交匹配追踪算法。仿真结果验证了块稀疏分段滑动重构方法的有效性和正确性。

对应于铯原子D_(1)线连续可调谐正交压缩态光场的制备

铯原子D_(1)线的非经典光由于其波长接近于量子点的独特优势,在固态量子信息网络的发展中有着重要的应用前景.在之前的工作中,利用两镜连续简并光学参量振荡器中的参量下转换过程,制备出2.8 dB正交压缩真空态光场.然而,所产生光场的压缩度较低,对于对压缩光具有实用意义的可调谐性能也未做进一步探究.理论分析表明,光学参量振荡器后腔镜对信号光透射率的增加及内腔损耗的减小可以提高压缩度.因此,本文在该研究基础上,通过使用高光洁度腔镜及优化腔镜镀膜参数等方式对光学参量振荡器进行改良,降低了光学参量腔阈值,获得压缩度为3.3 dB的单模正交压缩真空光.当光学参量腔运转为参量反放大状态时,在系统稳定运行的情况下,制备的明亮压缩态光场能够连续调谐80 MHz,为其在量子信息网络中的应用奠定了良好的基础.

对应于铯原子D_1线正交压缩真空态光场的制备

对应于碱金属原子吸收线的非经典光是量子信息网络中重要光源之一,近年来受到人们的广泛关注。而对应于铯原子D_1线的非经典光场由于其独特的波长在固态量子信息网络中有重要应用前景。采用连续单频钛宝石激光器作为光源,将输出的锁定于铯原子D_1线的894.6nm激光通过外腔倍频产生447.3nm蓝光,再用于抽运由周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体作为非线性介质的连续简并光学参量振荡器,获得铯原子D_1线的单模正交压缩真空光。光学参量振荡器阈值为39mW,在注入抽运光功率为30mW时,利用平衡零拍探测装置测得2.8dB正交压缩度。考虑到探测效率,光学参量振荡器输出光场的实际压缩度为4.4dB。

抗转发式干扰的正交压缩采样脉冲波形分集雷达

正交压缩采样雷达是新型的采用欠采样和在压缩域实现脉冲Doppler处理的雷达.本文假设雷达发射近似正交的分集波形,研究该雷达在转发式干扰环境中的目标估计方法.其基本思想是首先对雷达回波采用正交压缩采样实现回波信号的欠采样;然后对欠采样数据进行白化处理,用以抑制转发式干扰;最后在相干处理间隔内,根据正交匹配追踪算法原理,对欠采样数据依次进行匹配滤波和离散Fourier变换处理,采用迭代方式估计雷达目标.理论分析了白化处理对干扰的抑制性能,结果表明白化的信号干扰噪声比接近系统输入信噪比,并且与输入干扰强度无关.大量计算机仿真实验验证了本文提出的目标估计方法的有效性.

压缩正交相干态的非经典特性

研究正交相干态经过参量放大后态的非经典特性。结果表明,参量放大作用后的正交相干态具有压缩和反聚束的现象,但其非经典特性与压缩相干态和压缩奇偶相干态都有较大不同。

基于云平台的铁路无线电信号DOA跟踪算法

在高速铁路场景下,准确估计和跟踪无线电信号的波达方向(Direction of Arrival, DOA)能够有效提升无线通信服务质量.然而,高速移动的无线信道具有快速时变特性,对信号处理的速度和准确性提出了更高的挑战.针对传统的基于信号子空间的DOA估计算法,由于巨大的计算量而无法应用于高速铁路快速时变系统中进行DOA跟踪的问题,提出了基于卡尔曼滤波和正交压缩近似投影子空间跟踪(Kalman Filter-Orthonormal Projection Approximation and Subspace Tracking of deflation, K-OPASTd)的DOA算法.首先,搭建基于云平台的铁路信号动态测向系统;然后,建立列车接收信号模型,提出K-OPASTd算法对DOA进行动态跟踪;最后,将本文提出的算法与OPASTd算法所得到的估计角度的均方根误差进行仿真对比实验.研究结果表明:信噪比均为10dB时,本文所提算法的均方根误差比OPASTd算法低约60%;阵元均为20时,K-OPASTd算法的均方根误差比OPASTd算法低约80%.

克尔介质中双模光场与耦合二能级原子相互作用系统光场的压缩特性

研究了存在克尔介质时,双模压缩真空场与耦合二能级原子相互作用系统中光场的压缩性质,讨论了克尔介质与光场的耦合强度对光场压缩特性的影响。

光场-原子BEC相互作用系统的压缩特性

利用格子液体方法对二能级原子的玻色-爱因斯坦凝聚体与双模光场相互作用系统的哈密顿量进行了改进,并研究了二能级原子的玻色-爱因斯坦凝聚体与双模压缩光场相互作用系统中的压缩性质。结果表明,光场两正交分量交替呈现周期性压缩现象,其压缩深度与光场初始压缩因子密切相关,而压缩时间与光场的频率有关。

有限维Hilbert空间q-奇偶相干态的压缩效应

构造了有限维 Hilbert空间 q-奇偶相干态 ,研究了它们的压缩效应 ,发现这两类相干态都可以出现正交压缩效应 .

二能级原子双模光场系统中光场压缩性质

讨论了考虑原子间的相互作用的二能级原子的玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)与双模压缩相干态光场相互作用系统中光场的正交压缩性质.结果表明:压缩深度与初始压缩因子密切相关,而压缩持续时间则与多个因子有关.

相互作用原子BEC诱导的双模光场压缩特性

考虑原子间的相互作用,给出了旋波近似下双模光场与V型三能级原子玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC)相互作用系统的哈密顿量,求解了系统的动力学方程,研究了原子间的相互作用对光场正交压缩特性的影响.结果表明:原子间的相互作用缩短了光场正交分量的涨落随时间变化的周期.

三共振准相位匹配光学参量振荡器反射抽运场的正交位相压缩

利用全固化单频Nd∶YVO4激光器抽运由periodicallypoledlithiumniobate(PPLN)准相位匹配晶体组成的光学参量振荡器 ,通过调节晶体的温度 ,在信号模与闲置模近简并的情况下 ,完成了抽运场与两个亚谐波模在腔内同时共振 ,实现了光学参量振荡器的极低阈值运转 (阈值为 1 2mW) ;当抽运功率为阈值抽运功率的 2 8倍时 ,观察到反射抽运光的正交位相压缩 ,压缩度达 1 1dB .

损耗对强度差压缩和正交化振幅压缩的影响

对于同一量子压缩光场,采用正交振幅噪声和强度差噪声测量方案会得到不同的压缩度,对此进行了理论解释。在输出信号无损耗的情况下,强度差噪声和正交振幅噪声的压缩度都随着增益的增大而增大,但前者小于后者。考虑损耗时,强度差噪声的压缩度反而大于正交振幅噪声的压缩度,说明正交化的振幅噪声压缩度对损耗更加敏感。

利用自制的单频激光器获得近通讯波段正交振幅压缩态光场

利用自制的1.34μm和0.67μm双波长输出单频激光器作为泵浦源,泵浦基于PPKTP晶体的光学参量放大器,通过边带锁频技术将光学参量放大腔腔长锁定在激光频率上,将泵浦光和信号光相对相位锁定在π相位,经参量缩小过程获得低于散粒噪声极限约3dB的正交振幅压缩光。压缩光位于光纤通信窗口——1.3μm波段。

利用PPKTP晶体半整块光学参量放大器产生1.5μm光通信波段明亮正交振幅压缩光

利用周期极化磷酸氧钛钾(PPKTP)晶体构成的半整块结构简并光学参量放大器获得了连续变量1.5μm光通信波段的明亮正交振幅压缩态光场。光学参量放大器工作于阈值以下反放大状态,阈值功率为220 mW。当780nm抽运光场功率为110 mW,1.5μm注入信号光场功率为115 mW时,下转换光场输出功率为80μW,实测的连续变量1.5μm明亮正交振幅压缩态光场的压缩度达3.0dB。

隐式重新启动精化Lanczos双对角化方法

给出一种计算少数几个最小奇异三元组的隐式重新启动精化Lanczos双对角化方法,采用调和Ritz值作为位移,有效地逼近大规模矩阵的小奇异值的奇异三元组.算法用精化残量,精化奇异向量和精化Rayleigh商,同时采取压缩技术压缩掉已经求出的小的奇异三元组.数值实验表明,算法更有效地求解大规模矩阵的小奇异三元组,收敛速度也快.

V型三能级原子与非经典光场作用中光场特性的变化

研究了V型三能级原子BEC与双模压缩光场相互作用系统中,忽略原子间相互作用和考虑原子间相互作用时光场的正交压缩和光子数压缩。结果表明,光场的正交压缩依赖于压缩参数,而光子数压缩与压缩参数、光场信号强度有关,在一定条件下,两种压缩可同时存在。原子间相互作用影响两种压缩的涨落随时间变化的周期,以及正交分量涨落随时间变化的幅度,而对光子数压缩涨落随时间变化的幅度几乎无影响。