宽带分裂波束探鱼仪相位校准与方位角估计模块的实现

宽带分裂波束探鱼仪在渔业资源调查中有着广泛应用,其方位角估计精度决定了能否准确确定目标鱼群的方向和位置。为了提高方位估计的精度和效率,提出了一种基于改进的正交数字下变频技术的相位校准算法,对该算法进行了仿真,并基于现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)实现了该算法;然后采用Vitis HLS平台构建了方位角估计知识产权(IP)核,在提高方位角估计精度的同时降低了浮点计算时延;最后用信号发生器进行了测试。结果显示:模块的方位角估计误差不超过0.05°,整体计算延迟不超过420 ns,逻辑资源消耗不超过45%,与系统指标相符。该研究成果已成功应用于宽带分裂波束探鱼仪中,显著提升了系统精度和性能,并产生了一定的经济效益。

一种针对TI-ADC的采样时钟相位失配数字校准技术

针对采样时钟偏移失配对多相时间交织采样模数转换器(TI-ADC)性能影响很大的问题,将采样通道输出进行互相关,并利用一阶泰勒展开式进行自适应补偿校准的相位误差提取技术,有效补偿了多通道时序失配。基于65 nm CMOS工艺设计了一种12 bit 1.6 GS/s八相TI-ADC的采样相位失配校准电路。当输入信号频率为626.5625 MHz时,校准后的TIADC有效位数提升了6.29 bit,信噪失真比提升38.1 dB,无杂散动态范围提升44.44 dB。设计结果表明,本技术结构简单,硬件资源消耗少,能够显著提高TI-ADC系统采样性能。

阵列天线相位中心的校准方法及误差分析

为精确标定阵列天线的相位中心,提出一种校准阵列天线相位中心的方法.首先推导出阵列天线相位方向函数与天线位置偏移量的关系式,再根据阵列天线相位中心的定义和校准步骤,运用最小二乘法计算出相位中心的精确值,并对提出的校准方法进行了模拟实验验证.实验证明该校准方法可以有效地计算出阵列天线相位中心的位置.对计算结果的误差分析表明,较宽的阵列天线波束宽度和较高的相位测量精度都可以提高相位中心的校准精度.

利用卫星对明安图射电频谱日像仪的相位校准研究

明安图射电频谱日像仪采用综合孔径技术成像的太阳专用射电望远镜,为充分利用望远镜天线单元数量,采用非冗余基线设计,这就要求需要外部信号源进行系统校准.本文介绍了利用同步轨道卫星作为校准源,对明安图射电频谱日像仪进行相位校准的原理,过程和相应的观测结果,分析了卫星作为校准的优缺点、处理办法以及在对图像质量的影响.

岸-舰双基地综合脉冲孔径雷达的初始相位校准及误差分析

岸-舰双基地综合脉冲孔径雷达(SIAR)由于收发分置且接收站在运动平台上而不能采用物理链路进行同步。该文提出了在接收站利用直达波对每路发射信号的初始相位进行校准,从而综合得到发射方向图。分析了信号的截断、离散化、DFT对频率的离散化、接收平台运动、多径效应、GPS定位误差等对初相校准的影响以及补偿方法。通过计算机仿真数据以及外场实测数据的分析与处理,证明了这种方法的可行性。

天线相位中心的测量和校准方法研究

天线相位中心的精确测量和校准在某些高精度测量应用的场合非常重要,它能有效减少天线测量点不准带来的误差。本文介绍了一种天线相位中心的测量和校准方法,即采用球面近场的天线相位中心的测量方法并给出了天线相位中心的修正方法,采用该方法能准确测量和校准天线的相位中心。试验结果验证了该方法的可行性和准确性。

塔康相控阵天线相位校准算法

由于天线要形成旋转的9瓣心脏形方向图,工作中必须对控制天线辐射信号的移相器相位进行实时控制,而移相器的初始相位决定了天线方向图形成的准确性,因此塔康相控阵天线必须进行相位校准后才能正常工作。在对塔康相控阵天线方向图形成原理和天线相位校准方法进行分析的基础上,运用傅里叶变换理论和矢量叠加原理,提出了一种基于矢量叠加的相位校准算法。通过该算法可减少运算量,在保证相位校准精度的前提下,提高了相位校准速度,降低了对硬件平台的要求。实验表明:该算法合理有效、相位校准速度快、相位计算精度高,在塔康相控阵天线中得到了成功应用。

基于双通道解调相位校准技术的MEMS陀螺仪接口电路芯片

MEMS陀螺仪传感器件的机械正交误差信号会造成陀螺仪灵敏度、偏置稳定性等系统关键性能下降,甚至使陀螺仪工作失效。同步解调可以有效消除机械正交误差信号,但需要精准控制校准相位。设计了一款基于双通道解调相位校准技术的陀螺仪接口电路芯片,采用0.35μm CMOS工艺。芯片检测通路中设计了中心频率可调的开关电容型带通滤波器,用模拟方式粗调相位误差,并消除低频振动噪声与高频耦合噪声;解调信号产生通路中设计了可调相移分频器,用数字方式精调相位误差。实验结果表明,本芯片的相位校准精度要明显高于仅采用数字相位校准技术的对比芯片,并且将系统噪声降低了一个数量级以上,偏置稳定性性能也从100(°)/h提高到了6(°)/h。

多端口反射计的任意相位单位矢量五点校准法的改进

本文对多端口反射计的任意相位单位矢量五点校准法作了改进。根据多端口反射计响应方程的对称性 ,本文提出用同一求解过程确定两个系统复常数。对四态四端口反射计进行的校准表明 ,改进后的方法与改进前的方法计算结果完全一致 ,但改进后的方法程序编制更简单、实现更容易。

电子侦察系统实时相位校准技术的研究

干涉仪侦察系统对相位稳定性要求极高,本文提出一种干涉仪侦察系统实时相位校准方法,克服干涉仪侦察系统相位随温度变化对系统测向精度的影响,以及系统模块更换后初始相位改变后无需重复进行初始相位校准,获得更加准确的系统实时相位特性参数,提高了干涉仪技术体制的实用性和灵活性。

基于NTN校准的等效采样示波器任意频率栅相位响应重构

研究提出了一种通过测量等效采样示波器幅度响应来获得其相位响应的算法。此方法是基于Kram ers-Kron ig关系式并配以基于NTN校准的相位响应测量实现的。实例证明:虽然Kram ers-Kron ig变换计算时的截断造成了相位估计上非常大的误差,但是此误差可以通过少量的正交基函数拟合出来。作为一个实例,本文利用NTN校准和扫频法校准的结果获得了等效采样示波器的复频率响应,在1 MHz^50 GHz频率范围内,其频率分辨率达到了1 MHz。重构出的相位响应标准不确定度小于0.6°。结果表明:此方法可以重构出等效采样示波器任意频率栅复频率响应。

一种水声阵阵元相位一致性的校准方法(英文)

在水声领域,相位校准实际上是指水声阵阵元间的相对相位校准.绝对相位校准在实际中是没有任何的意义.相对相位的校准是指被测阵元与激励信号比较的相位差,或阵元间相位的比较.在实际使用中,阵元间相位差的测试在消声水池中一般用单频连续信号法或脉冲信号法;在非消声水池中可用脉冲信号法,在反射波影响可忽略的声场条件下,也可采用扫频连续波信号法.这些方法的共同点是对信噪比的要求比较高.借鉴了空气声的测试经验,我们把时间延时谱法应用于混响场中水声阵阵元间相位一致性的校准,解决了测试时的信噪比问题,提高测试的效率.同时,针对它无法解决非均匀声场条件下相位一致性的准确校准问题,我们引入了易地传递函数法来有效地降低声场的影响,提出了结合这两种方法特点的易地时间延时谱法用于水声阵阵元相位一致性的校准.在本文中我们从时间延时谱法和易地传递函数法的原理出发对这种方法进行了理论分析,并利用它开展了实验研究.通过对不同声场条件下利用易地时间延时谱法测量阵元位一致性与声脉冲法的比较,我们从均匀声场的实验上验证了它测量阵元相位一致性的可行性;同时,从非均匀声场的测试中证明了这种方法的优越性.

相控阵近场初始相位快速实时校准方法

相控阵接收机主要依靠相位控制实现天线波束指向的转动。接收机的初始相位是实现波束指向控制的先决条件。在换相法的基础上提出了一种相干换相法,可以快速完成接收机各通道初始相位的初次校准,并应用旋转矢量法(REV)进行初始相位的精确校准。校准时相控阵天线和测试探头均不动,且在特定应用中不需要精确定位测试探头的位置,这样可以很容易集成到相控阵接收机监测系统中,实现快速实时校准。针对本文提出的方法,在Ka波段阵列辐射计上进行了验证,结果表明:相位精度达到5°±1. 5°,完成256通道一次初始相位的校准仅需2 min左右。

基于单测头误差相位偏移法的嵌入式角位移传感器自校准研究

针对嵌入式角位移传感器长期使用出现精度损失问题,结合传感器结构特点提出一种基于单测头误差相位偏移法的自校准方法。首先,依据圆周空间封闭性原则,基于傅里叶变换分析传感器误差特性;然后,以起始测量值序列作为误差偏移起始基准,根据误差特性等间隔变换误差序列并解算误差与起始基准的函数关系,构建传感器误差模型;最后,搭建在线校准实验平台进行验证实验。实验结果表明,单个对极内误差结果与测量误差特性一致,整周测量误差大幅度降低,误差峰峰值由127.80″降低至5.90″;该方法校准效率相比于比较校准法提升了80.69%,校准后误差分布集中,同时具有良好的测量稳定性。本文所述自校准方法在不依赖高精度基准器具前提下,有效解决了传感器精度损失问题,对实现嵌入式角位移传感器自校准具有重要的应用意义。

基于反正切变换的相控阵天线相位校准方法

初始相位校准是影响相控阵天线工作性能的关键环节之一,为实现无人机微波着陆引导设备对飞行器的精确引导,需要对其相控阵扫描天线各阵元的初始相位误差进行精确估计与补偿。针对这一问题,提出一种相控阵天线初始相位校准方法。该方法在固定角度测量随阵元移相器相移值改变而变化的合成信号功率值,通过反正切变换建立初始相位误差与测得功率值的关系。对曲线拟合法、旋转矢量法以及反正切变换法的仿真及对比分析表明,反正切变换法的相位校准精度优于其他2种方法,并且工作时间缩短,从而验证了反正切变换法的可行性。

相位校准电路原理分析及测试

该文详细地介绍了相位校准单元的电路和数学原理以及测试结果。在电路原理部分主要介绍相位校准单元的工作原理、各个关键点的波形以及用隧道二极管产生梳状谱的典型电路。数学原理主要阐述了测量梳状谱的数学依据。最后给出了该相位校准单元的测试要求和测试结果。

接收声基阵相位一致性校准研究

现代声纳系统中普遍采用由多个阵元组成的基阵接收信号并进行处理.在基阵的实际应用中,阵元的相位一致性是一项重要技术参数,研究基阵的相位校准方法用于相位补偿有重要的理论意义.文中主要研究了一种基于非线性最小二乘估计的相位一致性校准方法,此校准方法无需知道确切的声源位置,可在不满足远场条件的实验环境中进行,且适用于任意需要测量阵元间相位一致性的面阵或线阵.通过MATLAB对一均匀线阵进行了仿真,验证了此算法估计相位一致性和声源位置的有效性,最后应用此校准方法在水池中对一均匀线阵进行了验证性的实验,再次验证它的有效性与可行性.

次声监测系统设计和次声传感器相位校准技术研究

研究建立了次声监测节点和不同孔径的次声监测阵列,设计了消除风噪的花瓣式空间滤波器并实验验证了其降噪效果,建立了基于互联网数据库管理的次声实时监测系统,提出了基于改进STA/LTA算法的前兆次声信号提取方法和基于能量曲线与皮尔逊相关系数的前兆次声事件确认方法,使用改进的加权时延最小方差法对监测到的次声信号进行了声源定位,验证了定位的准确性;研究了次声传感器的相位校准技术,建立了试验样机,比较了试验结果和理论结果偏差,验证了次声相位校准的可行性。

三种GPS天线相位中心偏差校准方法比较

GPS天线相位中心偏差是指GPS天线接收卫星信号的电气中心与其机械几何中心之差,在GPS高精度测量中是不容忽视的。本文主要结合目前我国相关规程中所规定的3种校准方法,从校准方法、校准效率、校准精度和结果表征等多个方面进行分析比较,阐述了3种校准方法的一致性和有效性。

干涉仪测向系统相位误差校准方法

通过分析干涉仪测向系统的相位误差来源,对接收机各通道的相位不一致性、接收机前端无源部分的相位差异、工作环境温度变化及系统噪声引起的相位差变化进行了分析与探讨,并针对不同的误差来源提出了相应的校准方法和设计原则,对于工程实践具有一定的借鉴意义。