A Method on Non-Linear Correction of Broadband LFMCW Signal Utilizing Its Relative Sweep Non-Linear Error

This paper presents a method on non-linear correction of broadband LFMCW signal utilizing its relative nonlinear error. The deriving procedure and the results simulated by a computer and tested by a practical system are also introduced. The method has two obvious advantages compared with the previous methods: (1) Correction has no relation with delay time td and sweep bandwidth B; (2) The inherent non-linear error of VCO has no influence on the correction and its last results.

欠采样下的多频带通信信号高精度载频估计

为根本解决当前主流的基于调制宽带转化器(MWC)的欠采样频率估计方法存在的3个问题,即采样通道数目多、载频估计精度低、信源频带分布稀疏度条件高,该文提出基于互素谱相位差校正的通信信号载频估计方法。通过将两路互素欠采样取代多路调制宽带转化器欠采样,克服了其耗费欠采样通道数目多的缺陷;基于此,既推导出全景谱谱峰位置与两路互素输出IDFT支路序号对的映射关系,又推导出相邻快拍下该序号对的IDFT相位差与载频值的解析关系,从而克服了主流方法的载频估计精度低的缺陷;通过将最小尺寸全相位滤波器对半分解方法融入原型滤波器设计,构造出两路并行互素谱分析器,还彻底克服了对信源频带分布稀疏度条件高的依赖。仿真表明,相比于主流方法,该文方法仅需耗费不足其1/2的样本数量,载频估计的相对误差降至其1/20以下。

多分量LFM干扰及动态环境下DBOC信号的捕获

针对双二进制偏移载波(double binary offset carrier,DBOC)信号在多分量线性调频(linear frequency modulation,LFM)干扰和动态环境下捕获算法缺乏的问题,提出布莱克曼窗预处理结合分数阶傅里叶变换(fractionalFouriertransform,FRFT)的干扰抑制算法以及离散多项式相位变换(discretepolynomial-phase transform,DPT)、部分匹配滤波器(partial matching filter,PMF)结合快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)加频谱校正的捕获算法。该算法首先对接收信号做布莱克曼窗预处理,抑制干扰谱线输出旁瓣,提高干扰汇聚的精确性;然后利用分级算法快速搜索信号的最优阶数,在保证精度量级的条件下减少了运算量;最后,在对应的最优阶数下做FRFT,结合干扰判断和轮询算法,逐个完成多分量LFM干扰的抑制。对干扰抑制后的信号首先利用定阶算法确定其动态阶数;然后通过DPT对动态信号做降阶处理,去除动态项;最后利用PMF-FFT加频谱校正完成DBOC信号的捕获。仿真结果表明,所提算法能够准确并完全地对三个LFM干扰分量进行逐个抑制,且抑制后的干扰分量不会对其他干扰分量的抑制造成影响。在检测概率达到1时,经过布莱克曼窗预处理后算法的信噪比比经过汉明窗预处理和经过凯塞窗预处理后算法的信噪比分别提升了4 dB和6.4 dB,比未经过预处理算法的信噪比提升了7.2 dB。此外,使用频谱校正可以突出捕获峰值,提高捕获精度。与未经频谱校正算法相比,经过频谱校正后算法的信噪比提升了1.6 dB,且能减少一定的捕获时间。

正弦调频激光干涉仪Lissajous降维迭代校正算法

正弦调频激光干涉仪(SFMI)在基础科学、精密制造等领域应用广泛,但相位调制深度变化等非线性误差限制了其测程及精度的进一步提高。本文提出一种新型正弦调频干涉仪Lissajous校正方法,通过降维迭代算法对测量过程中的干涉正交信号进行椭圆参数提取,实现实时校正,以消除非线性误差,提高测量精度。仿真测试证明,所提方法精度高,带宽利用率高,消耗资源少,对于正弦调频干涉仪测程和精度的提高及其应用的扩展具有重要意义。

全电子的300 GHz太赫兹无线通信

太赫兹波作为一种新的高频段资源,有着更高的载波频率,可以承受更大的带宽和传输速率,成为新一代宽带通信中的研究热点。本文基于纯电子学器件成功搭建300 GHz的太赫兹无线通信系统,其发射机结构简单,复杂度相比光子辅助系统更低。进行了无线距离50 m和100 m的信号传输实验,对系统的传输性能进行了实验探究,验证了传输性能和传输速率、发送电压之间的关系。目前,在不使用功率放大器(PA)的情况下,100 m是全电子太赫兹无线传输系统能达到的最远距离。

一种改善NLFM信号多普勒性能问题的研究方法

由于NLFM信号脉压时无需进行加权滤波就能获得较低的旁瓣电平,近年来广泛受到关注。同时,NLFM信号的多普勒性能较差,且随着发射信号时宽的增大,多普勒敏感性加剧。本文利用谱修正滤波器对NLFM信号的多普勒性能进行改善,降低了多普勒频移下NLFM信号的旁瓣电平,并通过对正负调频函数下的脉压结果峰值时间求均值,解决了脉压波形峰值的时延问题。

基于光电锁相环的高线性FMCW激光雷达频率调谐技术

搭建了可调谐半导体激光器扫频非线性校正系统,研究了锯齿波调制下半导体激光器的扫频非线性特性,将光电锁相环技术引入调频连续波光源系统中,提出在预失真校正电流基础上采用光电锁相环的方法来克服扫频非线性,以防止大范围扫频非线性频差导致的失锁现象。基于调频连续波激光测距实验,验证光频线性化的效果,并分析了扫频非线性对精确距离测量的影响。实验结果表明,经过非线性校正后,激光器输出光频与理想线性光频差的均方根误差缩小到23.7 MHz(减小为校正前的1/219),残余非线性仅余0.0339%,1-r2的数量级达到10-7,测距实验中得到的目标厚度误差在不同测量距离下在0.05 mm~0.15 mm之间变化,表明非线性校正取得了良好的效果。

激光频率调制干涉光纤测长方法研究

光纤长度测量技术在光的传感领域起着至关重要的作用,如何精确地测量光纤长度是该领域的一个研究热点。激光频率调制干涉测量技术拥有高空间分辨率的测量优点,可用于光纤长度测量领域,但是调频非线性会导致频谱展宽,影响测距精度。提出一种基于Lomb-Scargle法的光纤测长技术,在对非线性校正的同时可以得到较为准确的测量值,其测量范围不受辅助路光程差限制。作为验证,对1.2 m左右长的光纤进行测长实验,可得到此方法的测量绝对误差基本稳定在50μm以内,拥有较高的测量精度。该方法为激光频率调制干涉测量技术的非线性校正提供了一种方法思路。

基于电网频率校正策略的新能源电网适应性研究

在电力平衡约束条件下,新能源接入比例不断增加,配电网运行方式的调节范围在扩大,常规的电网频率校正策略控制失效的风险也逐步加大。基于此,构建了典型的新能源配电网系统,并给出了研究频率校正策略的电网运行场景域的描述方法,计算得到了频率校正策略控制系统多轮次适应的电网运行场景域,并将控制量的整定区间作为评价适应的指标,使用最小整定区间评价评价频率校正控制系统的适应性,最后进行了算例分析,基于配电网的实际参数构建了分析模型,计算频率校正控制系统满足适应性条件下新能源接入的最大比例。

适用于低电压输出的单级式无桥buck-boost PFC变换器

传统的boost型功率因数校正变换器需要额外1级DC-DC变换器才能实现低电压输出,而buck型拓扑由于在电网电压低于输出电压时没有输入电流而导致电流畸变很大,因此buck-boost型拓扑就成为在低电压输出场合实现单级式功率因数校正的优先选择。相较于经典的级联式buckboost功率因数校正变换器,文中所提出的单级式无桥buck-boost拓扑所需的半导体器件数量更少,且导通回路中的功率器件个数也大大减小,从而可以降低导通损耗;加上引入了耦合电感提高了电压衰减率,因此特别适合低电压输出场合;采用了单周期控制作为功率因数校正的控制方法,具有更好的动态性能,而且电路实现中无需乘法器,还可以进一步简化控制电路、降低成本。仿真结果表明,所提的拓扑工作原理可行、结构简单;采用单周期控制实现的功率因数校正功能可靠、电流畸变率低、功率因数高。

变容二极管调频电路实验的创新与改进

以变容二极管调频实验为核心,将LC振荡、晶体振荡、倍频和选频等实验巧妙组合,设计了一套综合振荡和倍频的变容二极管调频倍频实验电路。该实验电路涉及的实验内容丰富,综合性强,学生可以通过实验全面理解和掌握相关知识。教学实践表明,该实验效果良好,适合在高等院校推广应用。

同航线双基调频连续波SAR改进距离徙动算法

考虑到调频连续波合成孔径雷达具有较长的扫频周期,要达到频率的线性化非常困难,针对现有非线性校正方法的不足,提出了改进的频率非线性校正方法.另外,分析了平台连续运动带来的多普勒频移的影响.对于频率非线性校正后的信号,利用瞬时频率的概念,通过引入双基角,推导出基于调频连续波的同航线双基合成孔径雷达回波信号的二维波数域表达式,在此基础上提出了包含频率非线性校正的同航线双基调频连续波合成孔径雷达的改进距离徙动成像算法.仿真数据的处理验证了频率非线性校正方法以及成像处理算法的有效性.

高精度LFM信号参数估计的谱校正方法

为精确估计噪声背景下线性调频(linear frequency modulation,LFM)信号的调频率和中心频率等参数,提出了一种基于Radon模糊变换(Radon-ambiguity transform,RAT)和分数阶傅里叶变换(fractional Fourier transform,FRFT)的离散谱校正估计方法。该方法将LFM信号的调频率和中心频率估计问题转化为模糊域和分数阶Fourier域上的两次一维谱峰搜索过程,并且通过对矩形窗截断的LFM信号的RAT和FRFT谱线结构分析,将能量重心谱校正法引入两次谱峰搜索过程,在不增加运算量的基础上实现了谱峰位置的超分辨率估计,较大幅度地提高了信号的参数估计精度。仿真结果显示,对于单分量LFM信号情况,该方法对信号的RAT和FRFT谱峰位置的校正误差分别降到了扫描步长的1.55%和4.94%,证明了该方法的有效性。

单周期控制PFC变换器的输入电流畸变研究

分析单周期控制单相功率因数校正(power factor correction,PFC)电路中传统单边调制方式对输入电流波形的影响,揭示输入电流中低频奇次谐波与调制方式之间的关系。在此基础上,提出以三角波作为载波的双边调制方法,使得开关周期内电感电流上升与下降的过程都得到控制,从而摒除了单边调制带来的输入电流低频奇次谐波,提高了电流质量。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性,验证了双边调制单周期控制功率因数校正的可行性。

短程宽带FMCW雷达信号非线性校正方法研究

调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)具有重量轻、截获概率低、高分辨率成像等优点,但其发展受到限制的一个重要因素是发射信号中存在的非线性误差。本文针对一部X波段4.8 GHz带宽短程调频连续波成像雷达系统中非线性误差较大的问题,提出了一种基于高阶模糊函数(High-order Ambiguity Function,HAF)和重采样的非线性误差校正方法。该方法结合压控振荡器(Voltage Controlled Oscillator,VCO)的频率电压特性将非线性差频信号拟合为多项式相位信号(Polynomial Phase Signals,PPS),利用HAF对多项式相位系数进行估计,并利用插值完成非线性误差校正。仿真和实测数据处理结果表明,该方法能准确有效地校正FMCW系统中的非线性误差,且工程适用性强。

近距离超宽带调频连续波雷达非线性校正研究

调频连续波雷达凭借其结构简单、造价低廉等优势在目标探测与识别等方面体现出重要的应用价值,然而系统的非线性调制问题成为制约其性能的重要因素。传统的非线性校正方法能够在一定程度上估计非线性,但估计过程中的误差传递问题导致校正效果并不理想。基于该问题,本文提出一种基于多项式回归的方法实现非线性的准确估计。所提算法首先将非线性相位建模为多项式函数,然后通过多项式回归实现参数的联合估计,以消除误差传递问题。基于估计出的参数,通过时域重采样操作实现非线性的校正。仿真结果表明,所提算法不仅能够准确估计出多项式参数,而且在一定信噪比下比传统算法更接近克拉美—罗界。X波段FMCW雷达实测数据处理结果显示,本文所提算法可以有效消除非线性误差。

基于离散双正交傅里叶变换的FMCW雷达测距方法

针对毫米波调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)雷达调制斜率的非线性带来测距误差问题,提出采用闭环控制与双正交傅里叶变换算法相结合的方法实现高精度测距。该方法首先通过分段降频得到非线性调制FMCW的片段,再用离散双正交傅里叶变换求出各段调制斜率,并按时间顺序排列生成校正曲线,最后用闭环控制进行非线性实时校正。实验结果表明,该方法使信号的调制斜率线性度误差下降到0.27%,测距误差降低了87%。

一种FMCW信号非线性校正方法

调频连续波(frequency modulated continuous wave,FMCW)雷达系统中的频率非线性误差会导致距离分辨率下降并最终造成成像模糊。针对该问题,详细分析了FMCW雷达系统的模型及非线性误差对距离分辨率的影响,利用延迟线技术估计出发射信号非线性误差,通过残余视频相位(residual video phase,RVP)滤波器去除系统非线性误差的距离相关性并校正非线性误差;最后分别对理想和有噪声下的点目标进行仿真分析。结果表明本文方法可以准确有效地估计和校正非线性误差,取得较好效果。

X射线衍射仪3kW高频高压电源设计

提出了一种适用于X射线衍射仪的高频高压电源的设计方法。该电源系统采用高频技术,克服了传统工频电源设备笨重、体积大、效率低等缺陷;采用脉宽调制技术(PWM)对系统进行控制和保护,使信号稳定;采用功率因数校正(PFC)技术使系统的功率因数达到了0.9。

调频连续波圆迹环扫SAR成像方法

由于调频连续波(frequency-modulated continuous-wave,FMCW)雷达具有重量轻,成本低,高分辨等优势,在圆迹环扫合成孔径雷达(circular scanning synthetic aperture radar,CSSAR)快速广域成像方向具有较大的应用前景。针对CSSAR信号特点以及该模型下FMCW信号所引入剩余二次相位误差,提出了一种适用于FMCW-CSSAR的成像方法,该方法充分考虑了CSSAR高阶斜距近似的特点并对相应的剩余二次相位误差进行补偿,实现了精确成像。最后,点目标的仿真实验验证了所提算法的有效性。