大规模激光相干合成主动相位控制技术研究进展

大规模激光相干合成是突破单口径激光特性极限、获得超高峰值/平均功率、超大脉冲能量、超高空/谱亮度等极端特性激光的有效技术路径之一,而大规模激光相干合成的关键是主动相位控制。主动相位控制技术可以对各路光束相位进行主动控制,补偿相位噪声引起的相干特性退化、合成效率下降,获得高品质的合成激光。自相干合成技术提出以来,研究人员开发了多种主动相位控制方法用于相干合成相位校正,其中适用于大规模激光相干合成的主动相位控制方法也得到了飞速发展。系统梳理了大规模激光相干合成的主动相位控制方法,深入分析了不同方法的原理、特点、适用场景和扩展能力,介绍了不同方法取得的相干合成研究最新进展及标志性成果,报道了19通道闭环上升时间仅6μs的相干合成锁相控制突破性结果,最后总结和展望了主动相位控制方法的发展趋势。

利用抖动算法扩展深度范围的三维形貌测量术

数字条纹投影技术由于其非接触、测量精度高等特点在生物医学监测、虚拟现实以及计算机视觉等领域中应用越来越广泛。但其仍存在一定局限性,例如测量深度范围受限和投影仪存在非线性误差。二值离焦技术很好地克服了条纹投影三维测量中的非线性问题,但二值图像的高次谐波分量会造成测量误差。文中提出一种基于抖动算法的多频相位选择方法,该方法利用离焦抖动技术减少二值图像的高次谐波,避免投影仪非线性误差的影响;同时采用不同抖动算法及扫描方向调制得到二值图像,通过对比周期为12~60 pixel范围内的条纹图像在25个离焦程度下的展开相位误差分布,筛选出相应图像频率的离焦选择范围,最终确定不同离焦程度下条纹频率的最优选择。对于深度为22.5 cm被测物体进行了实验,正确恢复了大深度物体的三维形貌。实验结果表明:文中所提出的方法能有效地扩展测量深度范围,从而实现大深度范围被测物体的三维形貌测量。

相干合成中多抖动相位锁定算法

分析了多抖动算法的工作原理,通过波动光学原理以2-11路相干合成系统作为数学模型进行仿真模拟,引入了动态噪声模型,以总合成光束的均方根相位误差作为评价函数,分析了不同阵列规模下的相干合成系统中噪声频率以及噪声振幅对系统相位锁定效果的影响,当噪声频率或噪声振幅过大,超出算法补偿相位噪声的能力时,便会锁相失败。证明了增益系数与调制振幅存在一个最优区间且只有处于该区间内时,才能快速完成锁相。引入有效控制带宽概念,用以直观评价多抖动算法的锁相性能,研究表明,有效控制带宽与采样频率、第一路调制频率成正比例,与噪声振幅成反比例,且随着阵列规模增大,有效控制带宽降低。

一种有效的DDS低杂散设计方法

本文介绍的相位扰动法 ,通过加入适当的扰动信号来打乱误差序列的周期性 ,把由误差序列周期性引起的有规律的杂散分量变为幅度较低的随机相位噪声 ,从而使输出的杂散信号与有用信号的电平之比降低 ,最终达到改善DDS输出频谱特性的目的。本文对该方法做了严密的分析并用仿真手段验证了理论分析结果。

基于CORDIC算法的NCO

为了提高基于CORDIC算法NCO的无杂散动态范围,提出采用相位映射和相位抖动技术来提高无杂散动态范围。SIMULINK仿真结果表明改进后的NCO无杂散动态范围提高近10 dB,充分说明了该方法的可行性。

DDS杂散抑制技术的研究与实现

杂散特性是影响直接数字频率合成器(DDS)应用和发展的主要因素之一.对理想DDS杂散的特性进行了分析,在此基础上给出了DDS杂散的来源,详细讨论了延时叠加、相位扰动等抑制杂散的方法.并采用相位扰动和延时叠加相结合的方法在FPGA上完成了DDS的设计,得到了理想的正弦波形,其波形平滑,频谱纯正,抑制效果良好.

一种抑制相位截断误差引起的杂散分量的方法

文中介绍了一种抑制直接数字频率合成（ＤＤＳ）时由相位截断误差引起的杂散分量的方法——相位抖动法。这种方法通过给相位累加器加入抖动，来打乱相位截断误差序列的周期性，将其变为随机序列，这样就把原来由于误差序列周期性引起的有规律的杂散分量变为幅度较低的随机相位噪声，从而降低了输出的杂散信号电平与有用信号的电平之比，达到改善输出频谱特性的目的。本文对该方法做了深入的分析，给出了分析结果，最后用仿真手段验证理论分析结果。

基于复合抖动技术的三维轮廓数据压缩方法

三维扫描技术获取的三维轮廓数据体积较大,不便于三维数字博物馆数据的实时传输和显示。针对这个问题,提出了基于复合抖动技术的三维轮廓数据压缩方法。首先,利用虚拟结构光投影系统实现三维轮廓数据的图像存储。然后,对图像的不同通道使用不同的抖动技术进行处理,并将结果保存到8位灰度图中主要的3位或者3幅1位逻辑图中,实现三维轮廓数据的进一步压缩存储。实验表明,与提供的三维模型格式相比提出方法的数据压缩比高达75.9∶1,非常适合三维轮廓数据的实时传输、重建与显示。

DDS谱质分析及其杂散抑制研究综述

简介了 DDS工作原理 ,总结了关于 DDS杂散噪声来源的分析及其相关的研究结论 ,概述了近年来 DDS杂散抑制研究的有关方法 ,介绍了 DDS一些新的结构改进设计和应用。

多抖动法主振荡功率放大器相干合成技术

采用多抖动相位控制方法实现了两路和三路1 W量级光纤放大器的相干合成,对实验结果进行了详细分析。实验中,将种子光源输出激光分为两路(或三路),分别通过光纤放大器进行功率放大,并采用多抖动法实现相干合成。控制系统开环时,远场光斑条纹模糊不清,两路和三路合成时条纹对比度分别为0.19和0.12;系统闭环时,远场光斑条纹清晰可见,对比度提高到0.93和0.81,合成效率分别为80%和77%。此外,对两路和三路的合成效果进行了比较,指出了各路的控制资源对合成效果的影响。

软件无线电系统中NCO的设计与实现

介绍了软件无线电系统中基于F PGA的数控振荡器(N CO)的实现方法,详细讨论了查找表和CORDIC算法的原理。通过软件仿真和测试,所设计的数控振荡器可以根据系统输出精度和硬件资源的不同,通过选择不同算法和参数来满足系统设计的要求。

DDS杂散的抑制与仿真研究

依据直接数字式频率合成器(DDS)的基本工作原理,针对DDS中杂散与噪声的主要来源,综合分析了相位抖动法和延时叠加法的有效性,并运用MATLAB中的simulink建立了DDS仿真模型,通过对仿真结果的研究表明,只有选用合适的相位抖动注入,才能对DDS输出频谱中的杂散分量产生明显的抑制效果。

新型混合DPWM方法及其实现

数字脉宽调制器(Digital Pulse Width Modulator,简称DPWM)是数字控制开关电源的核心。在DPWM的实现中,存在DPWM分辨率与系统工作频率之间的矛盾。提出了一种新型混合高分辨率DPWM方法,该方法利用现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,简称FPGA)中数字时钟管理(Digital Clock Manager,简称DCM)的倍频及移相功能、高频计数比较模块及数字"抖动"方法,在系统硬件工作频率为32MHz,开关频率为1MHz的条件下,实现了11位的DPWM分辨率。论述了各模块的原理及实现方法,并给出了基于Virtex-IIFPGA的仿真和实验结果。

通用模拟器中DDS相位截断杂散谱分析及抑制研究

测试通用模拟器为新一代自动测试系统(Automatic Test System,ATS)的重要组成部分;通用模拟器的基带信号由任意信号发生器提供,直接数字合成器(Direct Digital Synthesizer,DDS)是信号发生器的核心部件之一;DDS具有频率分辨率高、频率捷变等诸多优点,但其缺点是杂散抑制性能较差,而相位截断误差是DDS输出信号误差的主要来源;针对相位截断误差问题,阐述了DDS基本原理,分析了DDS相位截断杂散信号,提出了一种抑制DDS相位截断杂散信号的方法;MATLAB仿真结果表明,该方法能够有效抑制相位截断误差。

用锁相环跟踪抖动机构自然频率的抖动控制方法

在抖动偏频激光陀螺的工作过程中 ,抖动机构的自然频率会随温度漂移 ,极端情况下可能导致机构破坏。本文提出了用锁相环跟踪抖动机构自然频率漂移的方法 ,设计了一种新型抖动控制器。实验表明 :该控制器能够跟踪抖动系统的自然频率漂移 ,保证抖动系统的安全工作。

对于DDS杂散信号抑制的分析和仿真

在DDS中 ,相位累加器的相位截断误差 ,幅度量化的有限长效应和DAC的非理想特性是DDS杂散信号的主要来源 ,其中相位截断误差对DDS输出信号性能的影响最大。本文在分析相位截断误差的基础上 ,分析、比较了几种抑制相位截断杂散信号的方法并给出了仿真结果 ,从而为软件实现DDS提供了理论基础。

强泵浦条件下光纤放大器相位噪声的测量

利用多抖动法对强泵浦条件下光纤放大器引入的相位噪声进行了测量。利用功率谱、积分谱对具体泵浦条件下的相位噪声特性进行定性分析,结果表明,泵浦功率越大,高频成分占的比例越大。利用结构函数定量分析相位噪声的变化特性,得出相位噪声控制系统的带宽需求指标。实验测得在71,181和230 W泵浦条件下,所需相位控制系统带宽最小值分别为830 Hz,3.1 kHz和10 kHz。

可编程门阵列直接数字频率合成的抖动注入

在可编程门阵列(FPGA)架构的直接数字频率合成器(DDS)频谱改善过程中,为了解决FPGA内部资源消耗过多的问题,将抖动注入技术应用到DDS设计中。仿真结果表明:此法能有效地抑制基于FPGA架构的DDS设计中输出频谱的杂散。

抖动处理对直接数字频率合成(DDFS)波形频谱的改善

实际的DDFS系统中,由于波表（WFT）宽度和深度的限制,会带来幅度上的舍入误差和相位上的截断误差。舍入误差在频谱中的接近白噪声,而相位截断误差在频谱上表现为一个个独立的谱线。针对相位截断误差的特点,采用相位数据加入抖动的方法可以对合成波形质量加以改善。仿真表明,采用适当的抖动处理后,合成波形的无杂散动态范围（SFDR）得到10～20 d B的改善;在一定的WFT深度下,随着加入抖动信号幅度的变化,合成波形的SFDR有一个最大值。意味着在一个基本DDFS系统中,可以用很小的硬件开销就可以得到10～20 d B的波形质量改善。

基于锁相环的比率抖动调制数字水印同步算法

针对数字水印中的去同步攻击问题,提出一种基于锁相环的比率抖动调制水印算法。该方法考虑分数平移和幅度缩放两种去同步攻击,水印嵌入器采用比率抖动调制方法,水印检测器采用联合信道参数估计和水印消息解码。其中检测器根据比率抖动调制水印的解码结果,调整去同步攻击参数的估计值,再根据该参数的估计来辅助水印解码,提高解码性能。实验分别测试了有无数据辅助模式和不同插值方式对于该水印系统的影响。实验结果表明,该算法能有效地抵抗分数平移和幅度缩放两种去同步攻击。