压缩真空态中二能级原子简并双光子过程的广义Bloch-Siegert频移

用密度算符主方程方法研究了一二能级原子与宽带压缩真空态光场的简并双光子相互作用。我们发现原子偶极矩随时间的变化与压缩真空态光场的压缩参数｜Ｍ｜有关。｜Ｍ｜存在一个阈值Γ４ｇ。阈值之下，原子偶极矩以共振频率振荡；阈值之上，原子偶极矩以三种不同的频率振荡，其中中心频率仍为共振频率，两边频是由中心频率频移而得，这种现象即广义Ｂｌｏｃｈ－Ｓｉｅｇｅｒｔ频移，频移量与压缩真空态场的压缩参数有关。产生广义Ｂｌｏｃｈ－Ｓｉｅｇｅｒｔ频移的原因是双光子过程中压缩真空态光场对原子具有一种“驱动作用”的结果。

基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计

铁路轨道作为移频信号的传输载体,其对于信号对象传输轨迹疏密度的辨别能力,决定了轨道体系对移频信号的测量准确性;为实现对信号对象传输频率的准确辨别,设计基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统;将电源模块输出的电量信号,按需分配至STM32F103微处理器、移频信号辨别模块与DSP测量单元之中,完善各级应用部件之间的连接关系,实现铁路轨道移频信号测量系统的硬件方案设计;确定移频信号的Duffing振子描述条件,针对其定义形式,构造移频信号的相空间,完成对铁路轨道移频信号的提取;求解铁路轨道的Lyapunov指数,并构建移频信号的Duffing方程,确定混沌测量参数的取值范围,实现对铁路轨道移频信号的测量,联合各级应用部件,完成基于Duffing振子的铁路轨道移频信号测量系统设计;实验结果表明,上述系统测量所得信号传输轨迹疏密度与真实轨迹疏密度相似度较高,并且测量结果准确率最高值达到了84%左右,说明其能够实现对铁路轨道移频信号的准确测量。

自适应多普勒频移的二相码信号处理方法

针对二相编码脉冲压缩雷达的信号处理、航天测控系统接收机的解扩需求,在高动态大偏差多普勒频移的场景下,对载波频率搜索捕获的处理方法复杂、计算量较大、实时性较差等问题,本文提出了一种自适应多普勒频移的二相码信号处理方法,在单脉冲的脉内实时提取多普勒频移同相信号及正交信号的波形,并且生成4个片段信号,根据各信号之间固定的时序关系,去除多普勒频移对基带信号的调制,恢复原始基带信号,进而实现脉冲压缩及接收机解扩。MATLAB仿真验证了有效性和可行性。该方法实现简捷、计算量小、实时性好、硬件资源少,对现有相关信号处理领域有一定的指导意义。

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。

相对论热等离子体中电子声波的非线性频移

研究了相对论电磁波在热等离子体中传播时的色散特性以及由于非线性电子声波激发引起的电子声波的非线性频移。基于相对论激光在热等离子体中传播的电磁流体物理模型,采用流体的非线性频移理论,利用微扰法得到了描述相对论激光与热等离子体相互作用时谐波产生的非线性频移方程。结果表明,等离子体密度、电子温度和一阶谐波振幅是决定相对论热等离子体中非线性频移的主要因素。在弱激发下,非线性频移随着电子温度和一阶谐波振幅的增大而增大,等离子体密度抑制非线性频移。电子声波非线性频移对等离子体密度和电子温度的依赖表现出了强烈的非线性特征。研究结果为深入理解高能量激光与热等离子体相互作用中谐波的产生及引起的非线性频移提供了理论依据。

ZPW-2000移频信号检测实验仪的设计与实现

依据周期测频法设计了以FPGA为核心器件的ZPW-2000移频信号检测实验仪。该实验仪采用8个计数器实现移频信息的检测,其中,边频检测采用2个计数器分别检测计数信号上下跳沿,通过选择2组计数值中较大值,使计数误差降低至0-1个计数信号周期,在200 MHz计数信号下,边频检测误差可控制在0.07 Hz以内;低频检测采用6个异步计数器,分别实现移频信号中低频成分的获取及低频频率的检测计算,低频频率计数器通过设置前N个状态进行低频计数,第N+1个状态进行计数值锁存分析的方式,有效降低了低频获取引起的误差。分析发现,当N≥10时,最大误差可降至0.029 Hz以下。实验仪实测证明,边频、低频检测误差均能满足铁道标准TB/T 3532—2018中移频信号上下边频误差±0.15 Hz、低频误差±0.03 Hz的要求;检测实验仪能准确解算出基于FPGA的ZPW-2000移频信号发码实验仪移频信息,解决了ZPW-2000系列轨道电路移频信号教学及实验任务必须采用铁路专用设备的限制,结合发码实验仪可为学生更直观地展示轨道电路发码与检测过程,使学生更加深入地了解移频轨道的电路原理。

基于振频逆解算的高抗振移相干涉仪系统设计

本文设计并研制了一款具有高抗振性功能的移相式激光面型干涉仪系统。该系统通过快速获取连续非线性移相后获取样件干涉图组,并对其进行振频逆解算分析,自动判断干涉条纹图受振动干扰情况,筛选出受振动干扰相对较小的高质量干涉图组,可得到高抗振的稳定测量结果,从而实现激光移相干涉仪系统的抗振能力增强,极大改善干涉仪测量准确度与效率。

5G无线移频分布系统的方案设计和应用研究

文中通过优化整合小功率皮基站、移频中继直放站、LORA自组网等无线通信技术,建设了5G无线移频分布系统。该系统降低了中低话务场景下的室内覆盖成本,为客户提供了良好的语音、多媒体和流量上网体验,为电信运营商提供了一款高性价比的无线网优工具。

基于移频外差技术的射频信号稳相传输研究

近年来,地面雷达分布式天线之间的信号传输,正朝着大宽带、高精度方向发展。为满足这一发展要求,针对当前分布式天线间射频信号稳相传输方法中,射频信号相位比较环节受到电子瓶颈限制,工作带宽窄,且对高频信号间的相位差检测精度低等问题,提出了一种新型的移频外差相位比较方法。该方法通过比较两个低频电信号的相位差,即可得到高频信号在光纤中传输时引入的相位抖动。由于将相位差大小不变地从高频转移到低频信号上,因此提高了相位差检测的精度,降低了系统成本,提高了系统的工作带宽。理论分析和仿真验证了该方法的可行性。

基于循环移频的级联式光频梳生成方法

平坦光频梳可以用于精密测控系统,基于双平行马赫曾德尔调制器与循环移频方式,设计了一种级联式平坦光频梳生成系统。该系统采用两级结构,第一级利用相位调制器产生两个具有一定频率间隔的相干光载波,作为第二级循环移频环路的两个输入种子光,每个种子光在环路中通过循环移频的方式生成一个子光梳,两个子光梳再级联成一个带宽更大的光频梳。建立了系统的理论分析模型,并用VPI软件进行了系统仿真,利用该方案可以生成104线频率间隔为12.5 GHz,平坦度为1.31 d B的光频梳。仿真结果与理论分析相符。

多普勒频移和干涉谱联合的水声目标运动参数估计

常见水中运动目标会辐射连续谱噪声和线谱噪声,连续谱噪声在浅海波导环境中形成明暗相间的干涉条纹。根据干涉条纹可以得到目标最近距离与速度的比值,无法直接解出两个参数值。针对利用干涉条纹无法分别估计最近距离与速度问题,提出一种多普勒频移、干涉条纹结合的运动参数估计方法。根据单条线谱多普勒频移得到最近距离与速度参数耦合曲线,再将该曲线与干涉条纹得到参数比值线相交,交点即为两参数估计结果。数值仿真估计声源运动速度、最近距离,在信噪比6 dB条件下,平均估计误差分别为0.71%与0.87%。将该方法应用在2021年6月大公岛海域海试数据,5组实验数据估计目标运动速度、最近距离平均误差分别为2.5%,4.4%,证明了方法的有效性。

相域恒阻抗同步电机移频电磁暂态建模与仿真

同步电机是电力系统中重要的发电设备,其暂态模型是否准确直接影响系统仿真精度。为满足电力系统低频-高频不同速率暂态过程准确、快速仿真的需求,提出了相域恒阻抗同步电机移频电磁暂态仿真模型。首先,基于希尔伯特变换与坐标变换,采用解析信号重构了同步电机方程。引入移频变换,建立了离散化的诺顿电路等效暂态仿真模型。模型具有直接的机网接口。进一步通过添加额外的虚拟绕组并提出虚拟绕组参数设置方法,使电机模型导纳矩阵为恒导纳矩阵,避免了每个时间步长需更新系统导纳矩阵的问题。所提出的电机模型通过设置不同的时间步长、移动频率、虚拟绕组参数,能够同时实现准确的高频暂态过程仿真和高效的低频暂态过程仿真。最终,通过与传统电磁暂态仿真模型的对比,验证了所提出相域模型的准确性与高效性。

基于分段移频调制的间歇采样重复转发干扰

针对间歇采样重复转发干扰(Interrupted-Sampling Repetitive Repeater Jamming,ISRRJ)假目标群滞后于真目标,且各假目标在空间的规律性分布导致干扰效果单一的问题,分析了ISRRJ特性,重点推导了移频量与转发脉冲脉压幅度及空间位置之间的数学关系,在此基础上提出基于分段移频调制的干扰方法。该方法利用每个采样周期内多个转发子脉冲的移频特性,按照不同的干扰效果灵活分配移频量,改变假目标的空间分布。仿真结果表明,所提算法能够在空间中呈现欺骗和压制双重干扰效果,并较好保证欺骗假目标幅度。该算法可根据实际情况合理配置干扰样式,具有硬件资源少、灵活高效的特点。

基于傅立叶变换频移特性的平面近场测试方法

为了满足快速和无相测试现场天线的需求,文中提出了一种基于傅立叶变换频移特性的平面近场测试方法。该方法采用多探头技术,利用各个通道的移相,达到天线角域的移动,实现了任意指向角信号的采集,具有测试快速、使用便捷的特点,特别适用于天线的大规模生产测试和现场测试等。对一个标准喇叭天线进行了平面近场扫描测量,对比了用传统近场数据处理插值方式得到的和用频移性质得到的天线远场方向图(E面)。实验显示,该方法具有与传统近场测试方法相同的效果,能有效地测试天线方向图。

基于间歇采样的SAR盲移频干扰研究

针对传统的移频干扰无法对抗调频斜率捷变合成孔径雷达(SAR),而盲移频干扰由于采用全脉冲处理方式生成干扰信号,其在实际工程应用中面临收发同时带来的收发隔离问题;同时基于天线收发分时工作体制的间歇采样干扰存在干扰主峰始终滞后于真实雷达目标的问题,提出了基于间歇采样的SAR盲移频干扰.首先将SAR雷达信号进行间歇采样,其次将间歇采样信号分为两路,分别对两路信号进行频谱扩展,然后通过共轭相乘操作实现频谱压缩得到基于间歇采样的盲移频干扰信号.从间歇采样干扰出发,给出了对SAR间歇采样信号进行盲移频处理的干扰原理,建立了基于间歇采样形式的SAR盲移频干扰信号的数学模型,并进一步分析了进行盲移频处理后的间歇采样信号的干扰性能.理论分析和仿真实验证明,该干扰方法不需要提前获取雷达信号参数,能够通过调整盲移频干扰中频谱扩展阶数和延迟时间来调整间歇采样干扰产生的干扰主峰位置,使间歇采样干扰主峰超前于真实雷达目标,并且该干扰方法产生的干扰主峰保留了盲移频干扰的特点,干扰主峰的距离向位置不随雷达信号调频斜率的变化而改变,能够有效对抗调频斜率捷变SAR信号.

广义S变换和阈值分割联合抗频谱扩展-压缩移频干扰

根据频谱扩展-压缩(spectrum spread and compression,SSC)移频干扰信号和回波信号时频分布特性的差异,提出一种基于广义S变换和Tsallis交叉熵阈值分割的干扰抑制方法。分析了SSC移频干扰的干扰原理和干扰信号经过解线调后的信号形式,并利用时频聚焦性较好的广义S变换获取接收信号经过解线调后的时频图像,根据时频图像对应的灰度图像,以Tsallis交叉熵最小化作为目标函数,求出灰度图像的最佳分割阈值,并根据分割阈值构建时频滤波器,实现干扰抑制。仿真结果表明:该方法对于SSC移频干扰产生的假目标具有较好的抑制效果,干扰抑制比可达30 dB以上。

基于轨道角动量全息和频移的大容量光学信息加密技术

提出了一种基于轨道角动量全息(Orbital Angular Momentum,OAM)和频移的大容量光学信息加密方法。该方法实现了对多个图像信息的并行加密。首先,对多幅原始图像进行采样,采样阵列的采样间隔取决于具有不同拓扑荷数的螺旋相位的空间频率。然后,多个采样图像信息经过随机相位调制、傅里叶变换和频移相位调制后相干叠加构成轨道角动量保留全息图。最后,将不同拓扑荷的螺旋相位分别编码到轨道角动量保留全息图中,得到轨道角动量选择全息图,进行相干叠加后构成最终的单个加密全息图。解密时,轨道角动量复合选择全息图被加载到空间光调制器上,用包含特定拓扑荷数的涡旋光束照射,并经过傅里叶变换获得多个解密信息。该加密系统具有极高的加密灵活性和极大的加密容量,不仅可以在同一拓扑荷下,设计不同的频移因子来并行加密一组多个图像信息,还可以利用不同拓扑荷对多组图像信息进行加密。该方法将涡旋光束的模式设定为一个新的光学密钥,极大地提高了光学加密系统的安全性。此外,该光学加密方法中,待加密图像信息的尺寸不受空间光调制器的像元数量限制,极大地提高了光学实现信息加密的可行性和有效性。仿真实验结果表明该方法具有较高的安全性、抗噪性和抗剪切能力。

高铁环境多普勒频移对MIMO信道容量的影响

列车的空间位置和移动速度对多输入多输出(MIMO)通信系统的性能有很大影响。研究高速列车地面典型场景MIMO两径信道容量,发现受多普勒效应影响,信道元素有额外相移。在高速运动中多普勒相位累积可以部分提高MIMO系统的信道容量。仿真结果表明多普勒相位累积后MIMO的信道容量提升比较明显,从信道矩阵条件数的角度也证明了信道容量可以提升。这项研究可为高铁中的5G通信提供参考。

浅海大孔径水平阵列频移补偿定位方法

浅海波导中简正波干涉使得声场水平相关随距离出现振荡,利用声信号水平距离-频率干涉规律推导了不同阵元接收信号间的频移补偿关系式,结合大孔径阵列阵元空间分布离散度高的特点提出适用于声源频谱缓变信号的定位方法。利用频移补偿量随声源位置的变化,将两两阵元组合输出的模糊度平面叠加实现水平二维平面定位。仿真结果表明方法定位性能良好,对环境参数失配宽容性好。频移补偿后的线性相位关系有效提高了接收信号间的相关性,进而提升大孔径阵列的处理增益。阵列的孔径优势提高了空间分辨能力,模糊度平面峰值-背景比高。海试数据验证表明,10~80 km测距结果平均相对偏差为5.68%,二维平面内定位结果平均距离偏差为0.78 km。

一种基于频移补偿的apFFT相位估计改进方法及应用

全相位快速傅里叶变换(all phase Fast Fourier Transform,apFFT)相位一致性特点使正弦信号相位估计不受频率估计影响,但由于频谱泄露和栅栏效应,apFFT相位估计性能受信号频率位置影响。针对该问题,提出了一种基于高精度频率估计和补偿的apFFT相位估计方法。首先,对信号进行高精度频率估计,并以此对信号进行频移补偿,然后对补偿信号进行apFFT,最后求解信号相位。蒙特卡洛仿真结果表明:所提算法的相位估计性能不受信号频率位置影响,相位估计误差性能与理论值一致,受两参数克拉美罗界(CRLB2)约束,约为1.1582倍的CRLB2;相位估计性能和抗噪声能力明显优于经典apFFT算法和其他对比算法。更进一步,利用我国首次火星探测器TW-1(天问一号)近火捕获段干涉测量数据进行算法验证,结果表明:相位估计精度约4 mrad,干涉测量时延估计精度约50 ps。