幅相误差对体积阵MVDR波束形成的影响

体积阵是一种由多个水听器组成的立体阵列,能够增大潜标接收基阵的孔径,获得较大的空间增益,工程中多将其制作成具有收合、展开功能的阵列应用于低频吊放声呐。由于各水听器通道内器件参数和幅度增益不一致,体积阵的每个阵元接收到的信号之间存在幅相误差。文中通过建立存在幅相误差时的双圆环体积阵模型,从统计学角度分析了幅相误差对其协方差矩阵、最小方差无畸变(MVDR)波束形成器的输出信噪比(SNR)、阵增益以及方位估计精度的影响。计算机仿真结果表明,阵列幅相误差的存在会导致MVDR波束形成器的输出SNR和阵增益降低;对于相位误差而言,当输入SNR在-5 dB以上时,这种影响随输入SNR的增大越来越明显;对于幅度误差而言,当输入SNR在-10 dB以上时,幅度误差对MVDR波束形成器的输出SNR和阵增益的影响会更显著;并且,相比于幅度误差,MVDR波束形成的方位估计精度对相位误差更加敏感。

考虑右半平面极点的三相并网变换器小干扰稳定性分析

电力电子设备渗透率的不断提高使得电力系统转动惯量和阻尼水平下降,对新型电力系统安全稳定运行带来不可忽略的影响。目前并网变换器系统判稳方法常采用奈奎斯特判据和广义奈奎斯特判据,但这两种判据均适用于阻抗比中不含右半平面(right half plane, RHP)极点的场景。针对上述问题,基于考虑正负序耦合和源荷之间耦合的等效单输入单输出(single-input single-output, SISO)系统阻抗模型,提出了考虑RHP极点的三相变换器并网系统判稳方法。首先,对研究系统的RHP极点个数及奈奎斯特曲线包围点(-1, j0)的次数进行估算。然后,在奈奎斯特判据的基础上,利用SISO系统阻抗伯德图进行分析,在系统存在RHP极点的情况下对系统的稳定性进行判断。最后,基于Matlab/Simulink中搭建电磁暂态仿真模型,验证了在有无RHP极点的不同场景下,所提判稳方法均能对三相变换器并网系统的小干扰稳定性进行有效分析。

发射波束域MIMO-STAP雷达发射接收联合设计方法

研究了信号相关杂波背景下机载多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题,建立了机载MIMO雷达发射波束域空时自适应处理(space-time adaptive processing,STAP)信号模型。为了提升杂波环境下目标的检测性能,通过最大化输出信干噪比构建了发射波束形成和接收滤波器的联合设计问题;然后,设计了一种新的基于优化最小化(majorization-minimization,MM)框架的迭代优化算法来解决联合设计问题。该算法通过合理寻找目标函数的下界可以有效提升算法的收敛速度并降低算法的运行时间。此外,与传统的相控阵雷达和MIMO雷达相比,优化后的发射波束形成和接收滤波器可以显著提升输出信干噪比,仿真实验验证了所提方法的有效性。

基于期望传播算法的多天线信号检测:架构、技术与挑战

近年来,期望传播(Expectation Propagation,EP)算法被广泛应用于多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)信号检测。EP是一种优良的贝叶斯推断算法,能够良好匹配信号检测工作所对应的贝叶斯模型,是目前接近最优检测算法的先进检测算法之一。面向6G,EP可在诸多场景达成高性能信号检测,对未来超高可靠通信需求提供支撑,具有实际研究意义。然而,当前研究缺乏该算法的综述性分析,相关研究人员缺乏直观学习参考。概述了基于期望传播算法的MIMO信号检测架构以及相关技术研究现状,总结了现有问题并展望了未来研究挑战,旨在为相关研究人员提供思路,为EP信号检测算法服务6G实际通信场景做出贡献。

基于SENT协议的传感器输出信号采集系统设计

阐述基于SENT协议的传感器输出信号采集系统设计,包括采集系统的原理和整体设计、采集系统芯片、上位机的编程语言、通信方式,信号处理的设计、LabVIEW程序设计,分析性能测试方式。

基于LMT信号的微电网交流器输出阻抗校正方法

微电网交流器输出阻抗校正方法难以抑制交互过程产生的谐波谐振,导致失稳。为此,提出基于LMT信号的微电网交流器输出阻抗校正方法,分析下垂控制变闭环输出阻抗,计算输出功率调节转换器的额定电流小扰动能量,建立传递函数实现阻抗分析。通过LMT信号原理重新定义所有数据格式,计算微电网交流器阻抗数值,利用LMT信号反演实现阻抗校正。实验结果表明,校正前的电压峰值为375 V,峰值电流为400 A,校正后的波形均匀稳定,且峰值与校正前基本一致,因此基于LMT信号的微电网交流器输出阻抗校正方法能保证校正过程的稳定性。

转速传感器信号处理与自学习策略研究

转速传感器作为自动变速器传动系统控制的重要一环,其在传动系统应用中,通过采集变速器内部传动轴齿轮转速信息,实现精确地控制换挡时机、锁止离合器状态、换挡挡位等,是传动系统自动变速器控制的主信号。但在实际使用过程中,存在转速传感器功能正常,却偶发出现无信号输出情况,导致自动变速器传动系统故障,车辆无法正常使用。为此,文章对转速传感器无信号输出故障进行详细研究,首先从基本原理、信号识别逻辑以及温度对信号的影响等方面入手,探讨转速传感器信号在不同温度下的适应性,总结出转速传感器信号在温升过程中的偏移原因,并针对相关影响因素,对自复位策略进行优化,以便能有效提升传动系统的稳定性。

采用CNN的MIMO-OFDM可见光通信接收机

为了克服多输入多输出(MIMO)-正交频分复用(OFDM)可见光通信(VLC)系统中存在的信号串扰、高峰均功率比、发光二极管(LED)的带宽受限和非线性效应等问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)的VLC接收机.该接收机通过对接收端失真信号和发射端原始信号的学习,能够实现MIMO-OFDM可见光通信系统的信号解调,有效提升系统对非线性失真的抑制能力并具有较低的复杂度.实验结果表明,与最小二乘法接收机相比,CNN接收机能有效补偿信号受到的线性和非线性失真以及不同用户间的信号串扰,平均误码率提升超过一个数量级,同时有效克服LED带宽受限问题,比特传输速率提升53%.

基于MAX038的信号发生电路设计

阐述基于MAX038进行的函数信号发生系统的硬件电路设计,包括总体原理设计、系统硬件电路设计、各分电路设计,实现对于不同波形种类选择的控制,较好地完成多波形输出的方案。

应答器传输系统可靠通信范围研究

现有的车载应答器传输模块(BTM)与应答器仅对自身的电磁场分布进行标准符合性测试,而在实际工程应用中,对于不同型号BTM与应答器的组合,车地可靠通信范围各不相同。为优化车载BTM与地面应答器性能,提高应答器传输系统的安全性,研究基于BTM和地面应答器的下行射频能量激励过程和上行链路信号发送过程的可靠通信范围量化方法。通过分析矩形天线场分布特性和应答器输入输出特性等,结合完整的车地通信过程(车载下行激励、地面接收启动、地面输出发送和车载判别接收等),考虑BTM射频能量信号分布强度、应答器射频能量转化率、应答器上行信号分布强度、BTM上行信号接收敏感度等影响因子,对车地可靠通信范围建立归一化模型。经试验验证,量化估计的归一化模型与实际测得的应答器传输系统通信范围基本一致。应答器传输系统车地通信过程的量化建模与分析过程,可为应答器传输系统设计、测试与应用提供参考。

8位高速低功耗流水线型ADC优化设计研究

采用每级为1.5位精度的7级流水线结构,即7级子ADC设计一个8位80 MS/s的低功耗模数转换电路。通过设计精简且高效的数字校准和输出寄存模块,消除ADC实现过程中各种因素的影响,提高ADC的精度和信噪比。采用0.18μm CMOS工艺完成加工后,测得该ADC在输入信号为36.25 MHz,采样速率为80 MHz下的信噪比(SNR)为49.6 dB,有效位数(ENOB)接近8位,典型的功耗电流只有18 mA,整个ADC的芯片面积为0.5 mm^(2)。

I^(2)控制单电感双输出Buck LED驱动电源交叉影响分析

单电感双输出(single-inductor dual-output,SIDO) Buck LED驱动电源有LED_(1)和LED_(2) 2条输出支路,2条输出支路间存在交叉影响.为减小工作于电感电流连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)的SIDO Buck LED驱动电源的输出交叉影响,提出电流-电流(current-current,I^(2))控制SIDO Buck LED驱动电源.基于SIDO Buck LED驱动电源的工作原理和开关状态,采用状态空间平均法建立状态空间平均模型和小信号模型;在此基础上,分析I^(2)控制SIDO Buck LED驱动电源的电路结构和工作原理;基于电感电流纹波和输出电流纹波,推导占空比的小信号表达式,获得交叉影响传递函数;通过交叉影响传递函数Bode图,对比分析其与电压控制SIDO Buck LED驱动电源输出支路间的交叉影响.研究结果表明:当电压控制SIDO Buck LED驱动电源LED_(1)输出支路的参考信号分别从1.6 V突变至0.8 V和从2.4 V突变至1.2 V时,其LED1输出支路对LED_(2)输出支路的交叉影响分别为0.250 A和0.365 A;反之,LED_(2)输出支路的参考信号分别从3.2 V突变至1.6 V和从2.4 V突变至1.2 V时,LED_(2)输出支路对LED1输出支路的交叉影响分别为0.06 A和0.04 A.参考信号相同变化条件下,I^(2)控制SIDO Buck LED驱动电源LED_(1)输出支路对LED_(2)输出支路的交叉影响分别为0.090 A和0.115 A,相反,LED_(2)输出支路对LED_(1)输出支路的交叉影响分别为0.030 A和0.015 A.相比电压控制SIDO Buck LED驱动电源,I^(2)控制SIDO Buck LED驱动电源减小了输出支路间的交叉影响.

并联DC-DC变换器网络控制系统的信号量化研究

针对并联DC-DC变换器网络控制系统(NCS)因无法及时处理冗长信号而导致系统均流输出性能较差的问题,结合滑模控制(SMC)策略提出一种NCS均匀量化设计方法。以并联Buck变换器为例,首先设计了其主从均流SM控制系统;后在连续域内对含SMC的NCS进行均匀量化设计,并根据量化误差分析了系统的稳定性能;再考虑到变换器在实际数字控制系统中的应用,采用零阶保持器研究了均匀量化SMC系统的离散化效应并给出了稳定性条件;最后,利用仿真分别分析了连续和离散域中不同参数条件下系统的输出性能,得到当量化步长与采样时间分别取0.1与0.1 ms时系统输出性能最优,并在该最优参数下进一步通过实验证明,所设计均匀量化SMC系统能够将并联Buck变换器的输出电压与均分电流稳态误差分别控制在0.117 V与0.008 A内,验证了所提设计方法的正确性。

基于DSP/BIOS的多机通信系统的设计与实现

数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)在电子设计中应用广泛,DSP/基本输入输出系统(Basic Input Output System,BIOS)则是TI公司推出的一个应用于DSP平台的实时嵌入式操作系统,为设计多任务程序带来极大便利。以TMS320C5509A芯片为例,结合具体工程实践,设计了基于DSP/BIOS的多机集成电路总线(Inter-Integrated Circuit,I2C)通信系统。分析中断处理流程和数据发送流程,并指出设计过程中应该注意的相关问题,给出了系统稳定性和中央处理器(Central Processing Unit,CPU)利用率的测试结果,对相关工程实施具备很好的指导作用。

一种分布式卫星系统基线优化设计方法

分布式卫星星座系统的地面运动目标指示(ground moving target indicator,GMTI)性能取决于输出信杂噪比(signal-to-clutter-plus-noise ratio,SCNR)、定位误差及其他参数。提出了一种新的分布式卫星系统最优基线设计方法。在理想杂波假设下分析了不同速度运动目标的输出SCNR,然后推导了定位误差的表达式。考虑到输出SCNR和定位误差都是沿航向基线的函数,可利用长短基线结合的方法来提高GMTI性能,进而提出一种同时考虑速度响应和定位误差的最优基线搜索方法。此外,详细讨论了基线误差的影响,以确定所提出的方法的GMTI性能是否受到基线误差的影响。最后,通过仿真结果验证了该方法的有效性。

基于变尺度杜芬阵列的超声非线性输出信号检测

针对超声非线性输出信号中二次谐波信号比较弱且是经过复杂传播的非线性时间序列,利用变尺度杜芬阵列对超声非线性输出信号进行检测评估材料的疲劳损伤。首先对杜芬振子进行频率变换、分析初始相位对检测结果的影响,构建检测实际工程信号的杜芬阵列模型,并对超声非线性输出信号进行变尺度变换,使杜芬阵列与超声非线性输出信号相匹配。当处理信号输入杜芬阵列模型时,第二个杜芬振子相轨迹由混沌状态过渡至大尺度周期状态,微弱二次谐波信号可以被有效地检测出来。根据杜芬振子总驱动力幅值和响应信号幅值之间的对应关系对二次谐波信号幅值进行有效估算。最后,探究随机噪声对检测模型的影响,当待测信号含有噪声时,杜芬振子相图仍变为大尺度周期状态,随着信噪比降低,相轨迹越来越粗糙,且稳定性变差。以上分析表明,利用构建的杜芬阵列模型能够有效检测超声非线性输出信号的二次谐波,对材料的疲劳损伤状态进行有效评估。

无驱动结构MEMS陀螺自旋频率补偿

无驱动结构MEMS陀螺的结构简单、自身没有驱动结构,依靠载体自旋为其提供驱动力。该类MEMS陀螺在工作过程中易受自旋频率影响,使输出信号与输入角速度之间产生非线性误差。针对自旋频率影响陀螺输出信号的问题,文中提出一种非线性补偿方法。通过软件程序与硬件电路相结合,对陀螺在不同自旋频率与输入角速度下的输出信号进行分析,并对输出信号进行非线性补偿,以此来实现陀螺的自旋频率补偿。通过将补偿前后的输出信号进行对比,得出所提方法可以有效地消除陀螺输出信号与输入角速度之间存在的非线性误差。实验结果表明,补偿后的陀螺输出信号准确性提高97.0%,稳定性提高90.8%,在一定程度上可以消除自旋频率对陀螺输出信号的影响,提高陀螺性能。

人工耳蜗植入体张力防护的检测方法分析

基于实际检测经验、人工耳蜗植入体工作原理及YY 0989.7—2017《手术植入物有源植入式医疗器械第7部分:人工耳蜗植入系统的专用要求》的要求,分析了电极导线的开路和短路状态对人工耳蜗植入体的输出信号幅度、阻抗测量精度的影响并提出了张力防护试验中电极导线状态验证方法的建议,为人工耳蜗植入体的检测提供了参考。

AGV自动物料搬运小车设计

AGV自动导引小车是指一种特殊运输小车,其结构上安装的有光学或电磁导引系统,并沿轨迹行驶。其起初应用于物料搬运行业,随着AGV技术的成熟,逐渐在其他行业兴起,极大程度节约劳动力,节约成本,实现智能化。该设计通过对AGV小车的基本组成以及工作原理的分析对整机进行把握,设计总体方案,确定驱动方式,使用差速转向达到结构的简单化,对小车机械部分进行设计并建模,控制系统采用单片机进行控制,利用其实际性能参数进行设计。通过直观的数据进行运动分析,验算设计结构的各种参数,来完成AGV自动小车设计。

基于ARM+FPGA架构的安全数字量输入输出信号系统设计

采用ARM+FPGA架构方案,构建安全数字量输入/输出系统的设计,能够高效、实时、准确地处理安全输入/输出信号,其设计思想是对输入信号进行安全编码,且生成唯一预期的编码,并对其进行故障检测;对输出信号进行安全编码码序的匹配输出,并回读状态反馈信号,判断是否异常;通过安全性和故障防御分析,该设计在铁路产品的应用中通过采用56位编码的码序,危险失效率均能满足安全认证标准中安全完整性等级四级SIL4的要求。