基于联合功率量/载波调制的DC-DC变换器功率/数据复合传输方法

DC-DC变换器可以同时进行功率变换和数据传输。针对较低通信速率限制功率/数据复合传输(power/data multiplexing transmission,PDMT)应用的难题,提出一种联合功率量/载波调制(joint power/carrier modulation,JPCM)的新方案。与传统二进制PDMT方案不同,JPCM同时对功率量/载波进行2FSK调制,实现两种数据并行传输,可以看作一种四进制FSK,有效提高通信速率。相较于传统四进制PDMT方案,JPCM方案解调环节所需带通滤波器数目可减少一半,且软件开销更低。首先,证明PDMT在理论上的可行性;然后,根据4种不同电压纹波频率配置不同码元,并设计了包含高低数据位调制的JPCM和基于滑动傅里叶变换的数据解调方案;此外,重点分析输出参考电压突变对通信的影响,动态调整阈值可有效抑制误码;最后,搭建一个由2个Buck变换器并联的实验装置,实验结果表明在稳态、负载突变和输出参考电压突变的工况下,JPCM方案均能实现20 kb/s的通信速率,验证了该方案的有效性。

基于载波重构的CHB多电平逆变器的功率均衡方法

针对级联H桥(cascaded H-bridge,CHB)九电平逆变器在传统载波移幅调制下四个单元输出功率不均衡的弊端,提出了一种基于载波重构改进的功率均衡策略,该策略可以有效减少载波数量,通过二次功率均衡处理,实现了级联H桥九电平逆变器四单元间的输出功率均衡.首先通过载波重构方式实现四单元间两两功率均衡,再通过对开关管的驱动信号进行1/4周期逻辑互换后得到开关管的实际驱动信号,从而实现全调制度下全单元功率均衡.仿真和实验结果表明,该策略能够在有效减少载波数量的基础上实现四个级联H桥单元的功率均衡.

一种电力线载波通信发送功率自适应控制系统的设计

阐述应用PLC通信中的一种控制输出功率系统电路实现方案。该方案利用一个ALC控制环路来改变发送端的TX VGA增益,从而实现PA的输出功率自适应调整。该电路可以很好地解决时变电力线负载,PA输出功率变化的问题。通过ALC自动环路,在不同输出负载下,PA输出功率基本保持不变。在重载状况下,能改善PA的线性度,整个PA谐波较小,保证系统EMI的性能,提高PLC通信的质量。

用于多载波信号峰均功率比抑制的准互补序列集构造方法研究

为解决相互正交互补码集中序列数目受限及多载波码分多址(MC-CDMA)系统信号峰均功率比(PAPR)过高的问题,提出一类具有低列向量PAPR且参数渐进达到最优的非周期二元准互补序列集(QCSS)的构造。通过设计一类新的映射函数集,得到的参数渐进最优的非周期二元QCSS与已有二元QCSS相比具有更多的序列数目。并将正交Golay序列集作为初始矩阵,构造得到的非周期QCSS列向量为Golay序列,进而保证了其列向量PAPR不超过2。实验仿真结果表明,所构造的互补序列集可以有效地将时域MC-CDMA信号PAPR降低到3 dB,同时系统具有良好的误码率性能。

基于载波重组的级联逆变器功率均衡策略

PD调制策略作为多载波调制策略中应用最广泛的一种,应用于级联H桥(CHB)逆变器时存在级联单元输出功率不均的问题。针对这一问题,通过分析载波周期输出、垂直互换与级联单元功率平衡角,提出了基于载波重组的级联逆变器功率均衡策略。以四单元CHB逆变器为例,可在任意功率因数下减弱半输出周期功率不均衡程度,并在两个输出周期达到功率均衡。此外对功率均衡方案进行了优化,减少了一半的载波数量并降低了调制难度。最后通过仿真与实验对理论分析及功率均衡方案的可行性进行验证。

广义频分复用系统峰均功率比抑制算法

为了降低广义频分复用系统存在着多载波系统中固有的高峰均功率比问题,本文提出了一种适用于广义频分复用系统的子载波抑制高峰均功率比算法。该算法以限幅法为基础,降低了系统的高峰均功率比,但与限幅法不同的是,该算法几乎不会对带外性能及误码率性能造成影响。由于子载波抑制高峰均功率比算法的峰均功率比抑制性能略差于限幅法,因此本文进一步提出将部分序列传输与子载波抑制高峰均功率比结合来进一步抑制系统高峰均功率比的算法。仿真表明:本文提出的算法的高峰均功率比抑制性能与限幅法相同,且不会对系统的带外与误码率性能造成影响。

非对称级联多电平功率放大器的虚拟载波移相PWM调制策略

由N个相同H桥功率模块(H-bridge power module,HBPM)组成的传统级联H桥功率放大器(cascaded H-bridge power amplifier,CHB-PA)最多可输出2N+1的电平数,输出电平数直接影响功率放大器的正弦特性和保真性能。在级联HBPM数量相同的情况下,首先提出了一种非对称级联多电平功率放大器(asymmetrical cascaded multilevel power amplifier,ACM-PA);其次,为了与传统CHB-PA有相同HBPM数目的ACM-PA,提出一种虚拟载波移相脉宽调制(virtual carrier phase shift pulse width modulation,VCPS-PWM)策略,将输出电平数提高到6N-3;最后,通过仿真对比验证了所提出的ACM-PA和VCPS-PWM可以显著提高输出电平数,降低负载电流的总谐波失真,提高功率放大器的保真性能。

无载波超宽带引信组合脉冲功率谱快速拟合方法

为满足无载波超宽带(UWB)引信高斯组合脉冲波形设计需求,该文提出一种基于正交化寻基(OBS)的快速功率谱拟合方法。根据脉冲形成因子的取值范围构造多个候选的高斯脉冲函数,在通过最大化互信息实现功率谱设计的基础上,以循环迭代的方法进行功率谱拟合,每次迭代都对候选高斯脉冲函数进行施密特正交化,并通过内积计算快速地找出尚未被选取的候选高斯脉冲函数中与残留幅度频谱最匹配的一个,最终,根据选定高斯脉冲函数与它们正交化函数之间的矩阵关系确定加权系数,从而得到组合波形,使得拟合出的功率谱与设计功率谱之间达到较好相似性。通过仿真,验证了该文所提方法的有效性,及其相对于粒子群迭代算法的高效性。

非对称成对载波多址接入系统下行链路中的功率分配优化

为提高卫星通信系统的和速率,该文研究了非对称成对载波多址接入(APCMA)系统下行链路的功率分配问题。以最大化系统和速率为目标,在总功率和满足各用户最低服务质量的约束下,通过凸优化的方法,得到了最优功率分配方案,并给出了两种次优功率分配方案。该文以正交多址接入(OMA)中的经典算法作为对比,仿真结果表明,所提功率方案能够最大化和速率,展示了APCMA系统相比OMA系统在频谱效率方面有更优性能。

雷达通信一体化子载波和功率联合分配方法

雷达通信一体化系统是缓解无线电频谱拥塞和频谱资源短缺的高效解决方案。在雷达的最小信号噪声比和最小通信传输速率的约束条件下,通过构建混合整数非线性优化模型,提出了子载波和功率联合分配方法,实现系统总发射功率的最小化。首先将优化模型转化为线性模型并添加罚因子,然后选择用于雷达或通信目的的子载波。考虑到雷达性能和通信性能评价标准的差异,对用于雷达或通信目的子载波设置不同的发射功率约束,最终通过循环优化实现子载波和功率的联合分配。数值仿真结果表明,所提方法显著节约了功率资源。

广播电视发射机载波功率监测系统的设计

本文详细介绍了一种通过监测广播电视发射机射频输出耦合量的大小,感知广播电视发射机载波输出功率变化的方法。本监测方法的特点决定了它在不用做任何改变的情况下,就能适应不同类型发射机的监测,在节省运行成本、提升发射机维护管理效率、保障广播电视安全播出等方面具有重要意义。

基于功率控制环扰动的DC-DC变换器能量信息一体化研究

针对实现DC-DC变换器之间的信息交互较为复杂的问题,提出了一种基于功率控制环扰动实现其能量信息一体化的方法。通过在DC-DC变换器的传统功率控制环中叠加二进制频移键控(binary frequency shift keying,2FSK)信号作为扰动,将数据信息叠加到传统脉冲宽度调制(pulse-width modulation,PWM)信号中,使得该PWM信号同时包含数据信息,实现能量信息一体化。首先,给出基于2FSK的功率/数据双载波调制以及实时的滑动离散傅里叶变换(sliding discrete Fourier transform,SDFT)解调方案。然后,通过对Buck变换器的能量信息一体化模型进行小信号建模与分析可知,降低输入阻抗可提升通信的信噪比。最后搭建一个由两个Buck变换器并联的实验装置进行验证。实验结果表明在稳态和负载突变的工况下均可实现3 kb/s的稳定通信,验证了所提方法的可行性。该方法使得DC-DC变换器能同时进行功率变换和数据传输,提升数字化和智能化水平。

基于改进子载波预留算法的正交频分复用信号峰均比抑制方法研究

由于系统对线性元器件的要求非常严格,导致目前正交频分复用(OFDM)系统产生峰值平均功率比(PAPR)过高的问题,引起OFDM和基于OFDM的雷达一体化系统的信号失真,影响系统性能。针对该问题,该文提出了基于加权最小二乘法的子载波预留法(TR)。该算法首先将OFDM设计方案中的子载波分为数据子载波和预留的空白子载波,数据子载波调制数据子载波,空白子载波调制空白数据。然后利用原始数据通过加权最小二乘法得到最佳削峰系数和削峰数据,并将削峰数据调制在空白子载波上面。最后将削峰数据叠加到原始数据上,完成PAPR的抑制。仿真表明,基于加权最小二乘法的TR算法能够在1~3次迭代下实现良好的PAPR抑制效果,并且它的收敛速度相比于传统算法有了明显的提高。

双用户分组上行多载波非正交多址接入的能耗最小化

为实现边境地区无线传感网长期工作,采用无人机与非正交多址(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术结合的网络对分布在狭长边境线的传感器进行数据采集,以有效降低无线传感网(Wireless Sensor Networks,WSNs)的能耗。传感器用户组以多载波NOMA方式上传数据至无人机,在最大发射功率、用户服务质量(Quality of Service,QoS)及无人机移动性的约束下,通过优化传感器用户调度和分组、发射功率及无人机轨迹最小化所有传感器总能耗。该优化问题为混合整数非线性优化问题,将其分解为3个子问题求解。利用穷举搜索、拉格朗日对偶分解和逐次凸逼近(Successive Convex Approximation,SCA)依次求解各子问题并迭代优化,得到能耗最小值。仿真结果表明,所提方案可以有效降低无线传感网总能耗。

基于自适应哈希函数的电力线载波通信网络终端功率控制方法

在对网络终端功率进行控制时,由于网络状态动态波动,通信网络终端功率的适应性调节能力较差,为此,提出了基于自适应哈希函数的电力线载波通信网络终端功率控制方法。考虑电力线载波通信网络的实际运行状态是动态波动的,为哈希函数设置了自适应机制,构建了自适应哈希函数,利用自适应函数对原始的电力线载波通信网络运行状态数据进行计算后,在可变的多混沌映射系统次迭代得到最终的哈希值。在电力线载波通信网络终端功率控制阶段,计算了处于蜂窝模式时和处于设备到设备(device-to-device,D2D)通信模式时,通信网络终端受到其他通信网络终端的干扰,并将其作为自适应哈希函数的输入值,将最终的哈希值一致作为参数调整基准,实现了对各通信网络终端功率的控制。在测试结果中,所提控制方法不仅有效降低了恒定通信条件下的网络终端功率上升幅度,同时有效降低了动态通信条件下的网络终端功率输出,具有较高的适应性调节能力。

基于功率开关-二极管基本单元多电平逆变器及其功率均衡调制策略研究

针对级联H桥型多电平逆变器开关器件随逆变器输出电平数增加显著增多的问题,提出一种以功率开关器件-二极管为基本单元的新型多电平逆变器。该逆变器仅使用较少开关器件即可实现高质量电平输出,且该拓扑开关损耗低、效率高,不仅易于扩展还能有效避免级联单元间电流倒灌等问题。针对传统正负反向层叠载波调制策略调制下逆变器存在级联单元间输出功率不均衡的问题,在传统调制策略基础上推导分析区域功率,提出了一种基于部分载波循环的功率均衡调制策略,并验证了载波循环规律的普适性,所提调制策略能在保持输出电压波形质量不变的情况下,载波仅变换2(n-1)次即可在nT_(o)/2内实现级联单元输出功率均衡以及开关损耗平均分配,并提高电源利用率。最后搭建两单元七电平逆变器实验平台对所提调制策略进行了实验验证。

混合级联十三电平H桥调制策略及功率均衡方法

直流电压源比为1∶1∶2∶2混合逆变器,采用传统的混合调制策略分别存在两个高压和低压功率不均衡的弊端,针对以上问题,该文提出了一种改进的调制策略,通过1/4周期互换高压单元脉冲实现了高压单元的功率均衡,在此基础上,让三角载波重构使得两个低压H桥单元的开关损耗相同,确保了高低压两两单元的功率均衡,并且高压和低压部分的功率开关分别工作在基频和高频状态,降低了损耗且谐波特性良好.仿真及实验研究证明了上述理论分析的准确性和切实性.

级联型逆变器载波循环功率均衡控制方法及比较

在级联H桥型逆变器中,载波同相层叠(PD)调制策略虽然输出线电压具有最优的谐波特性,但无法实现级联单元间输出功率均衡。针对这个问题,提出两种基于PD调制策略的载波循环功率均衡控制方法,所提方法在改进型PD调制策略的基础上,通过对载波进行周期性的循环移动,可以有效实现级联单元间的功率均衡控制,且保留了PD调制策略下逆变器输出电压谐波特性最优的特点。以三单元级联H桥逆变器为例,首先对改进型PD调制策略下级联单元输出功率特性进行数学推导;其次分析两种所提功率均衡控制方法实现机理并对其特性进行比较,揭示两种功率均衡控制方法的优缺点以及适用场合。最后通过仿真和实验结果验证了理论分析的正确性与所提方法的可行性。

基于载波重构的级联逆变器功率均衡调制策略

针对已有调制策略应用于级联H桥型(CHB)逆变器中时存在的不足,结合载波移相(CPS)和载波同相层叠(PD)调制策略的优点,提出一种基于载波重构的新型功率均衡调制策略。所提调制策略通过对改进的CPS调制策略中三角载波进行重构,得到一种仍然保留载波移相特征的新型载波排列方式,且采用新型载波排列方式进行调制,逆变器输出电压谐波特性与PD调制策略下的完全一致。因此,在所提的新型功率均衡调制策略下,可以实现级联单元输出功率自均衡,同时可以有效改善逆变器输出线电压谐波特性。本文以三单元级联H桥型逆变器为例研究载波重构方法,分析新型功率均衡调制策略原理及功率均衡所需时间,并通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和调制策略的可行性。

基于OFDM的低压电力线载波通信和微功率无线通信的双模通信的低压集抄系统

在现有技术水平的基础上,对于采集抄表系统,没有任何一种方案具有普遍适用性。单一的采集方案在部分台区应用效果较差。首先,本文介绍了当前单一采集方案的现状与弊端。其次,为了解决这一问题,提出通过电力线载波和微功率无线通信相结合的双模通信方式进行数据采集的方案。微功率无线通信技术和电力线载波通信技术在数据采集中相互互补,很好地解决了单纯载波通信或者单纯无线通信的抄读盲点和孤岛现象,保证了数据采集的实时性、稳定性和可靠性。双模通信系统真正发挥了载波和无线通信的优点。