数字可控正弦信号发生器的设计

该文采用DDS架构设计了可控正弦信号的产生方法。首先分析了数字可控正弦信号的基本原理;其次,采用Verilog HDL语言进行编程,在FPGA平台上进行了仿真及板级调试;最后,在示波器上得到了正确波形。该成果可用作一般信号处理过程的信号发生器,具有科学、准确、易实现,灵活及便携等优点。     

基于FPGA三相正弦信号发生器的设计

波形平滑、频率稳定的正弦信号是仿真研究的重要前提。为了能够方便地产生此信号,文章提出了一种基于DDS技术的正弦信号发生器的设计方法。该方法利用FPGA芯片及D/A转换器,采用直接数字频率合成(DDS)技术,设计并实现了相位、频率可控的相位相差120°的三相正弦信号发生器。同时把在Matlab环境中用DSP Builder画的原理图转化为VHDL语言,然后通过信号分析在QuartusⅡ中模拟仿真,最终下载到FPGA试验箱,这样,接上示波器即可观察到三相正弦信号。文章给出了基于FPGA的三相正弦信号波形的设计方法,并经软件仿真测试验证及硬件测试,结果表明,该系统具有较高的精度和稳定性。     

基于直接数字频率合成的正弦信号发生器的设计

系统沿用DDS的设计思路,采用单片机控制专用DDS芯片的设计方案,实现了一个频率、相位、幅度可控的正弦信号发生器。实验结果表明,系统的硬件电路结构简单,输出信号频率稳定,幅度误差小。     

一种新型高效的激光陀螺抖动信号剥除技术研究与实现

激光陀螺的输出信号中包涵外界输入角速度、机械抖动角速度两部分信息,而机械抖动角速度是一个叠加了一定噪声的标准正弦振动;在此提出了一种正弦抖动剥除技术,能极大地衰减激光陀螺输出信号中的正弦分量,实现对陀螺输出信号的初步解调,并采用FPGA作为实现工具;文章首先对激光陀螺输出信号特性进行了分析,提出了一种新型的抖动剥除技术的理论模型;然后具体介绍了这种技术在FPGA上的实现方法;最后利用基于本技术设计的FPGA+DSP系统对某型号激光陀螺进行了测试,通过观察证明本方法能很好地实现激光陀螺正弦抖动剥除,剥除后的激光陀螺正弦幅值能衰减到原始值的1/70。     

基于最佳正弦伪随机序列的数字水印技术

论文提出了一种新的具有一定扩充性,以最佳正弦伪随机序列为水印信号的公开数字水印算法。论文先讨论了水印信号设计上应注意的问题;然后描述了最佳正弦伪随机序列的创建方法和性质;并提出了根据水印信号自身良好的自相关特性设计的水印算法;最后对算法进行抗攻击试验并对算法本身进行了简单的讨论。采用最佳正弦伪随机序列为水印信号,保证了水印信号自身具有很高的隐蔽性和信号的唯一性;同时还保证了信号具有很强的抗干扰能力。实验证明该水印算法对于噪声干扰和各种常规图像处理具有良好的鲁棒性。     

基于Duffing振子的弱正弦信号检测的改进

提出了一种基于Duffing混沌振子弱正弦信号的检测方法;为了能够检测更加微弱正弦信号的频率,对Duffing系统相关参数加以调整,使系统阈值与微弱正弦信号幅值大致相当;采用Duffing振子阵列法检测微弱正弦信号频率,在检测精度较高的前提下,缩小振子间频率比,增加振子数量;实验仿真表明可以检测幅值最低为0.002V的弱正弦信号。     

基于FPGA的高精度数字化正弦信号生成的新方法

提出了一种基于FPGA的高精度数字化正弦调制信号生成的新方法;该方法利用查表和线性插值相结合的办法,实时生成高精度正弦调制信号;首先介绍了新方法的基本原理及FPGA实现方案,然后对该方法进行了模型误差和量化误差分析,给出系统设计参考依据;最后,利用新方法产生500Hz的正弦调制信号对频率为13.552kHz三角载波进行调制生成SPWM波形,给出实验结果.     

正弦波形畸变校正研究

为了提高正弦信号测量精度,从检测设备的输入电压信号、谐波、温度漂移、信号处理系统及信号重构等方面分析了电信号产生畸变的原因,提出了一种数字校正算法.根据系统信号的产生及处理过程,基于信号重构原理,确定了正弦信号畸变校正方法及其算法程序流程.根据由先验知识及理论模型修正算法,建立补偿模型用单点同步补偿算法,利用Lab Win-dows/CVI软件平台对该箅法进行了信号仿真,仿真结果表明,能有效校正正弦信号中的畸变,为提高正弦信号系统的测量精度奠定了基础.     

一种新型的干涉条纹软件计数方法及其实现研究

一般的光学干涉条纹计数方法都是对两路相位差为π/2的干涉条纹信号进行整形计数,此种方法简便易行,但是当条纹信号在半个周期内发生振荡变化时,容易出现对信号的变化方向产生判别错误,从而导致最后的计数结果出现误差.针对此种缺陷,本文提出了一种新型的光学干涉条纹软件计数方法:在信号过零点附近设置一对正、负阈值,当正弦信号上跳过正阈值或下跳过负阈值时,根据此时对应的余弦信号是正还是负来判断此时被测物体的正、反向运动和进行加、减计数;而当正弦信号下跳过正阈值或上跳过负阈值时,根据判断此时正弦信号的运动方向与前次正弦信号跳过阈值时是否相同来进行加减计数.该计数方法能对干涉条纹信号的振荡变化进行准确判向,因此能提高计数的可靠性,而且具有智能性,适应性强.     

离散实正弦信号参数估计的Cramer Rao方差下限

研究了高斯白噪声背景下根据离散现测值估计实正弦信号的参数问题。分析了实正弦信号幅度、频率和相位估计的方差下限．并讨论了实正弦信号参数的最大似然(ML)估计。给出了观测数据长度N较大时实正弦信号参数估计的Cramer Rao方差下限的计算公式。指出了实正弦信号参数估计方差下限与观测数据长度N、信号频率及初相有关，当N较大时实信号参数估计的方差下限约为对应的复信号的参数估计的方差下限的2倍。在不同的信噪比下进行了计算机模拟．模拟结果与本文分析结果吻合。     

Application of frequency-following servocompensator to tracking control

A servocompensator with performance of frequency following is applied to a tracking control system whose reference signal includes sinusoidal components. The applied servocompensator is characterized by using signals synchronized with the reference signal in calculating the control input by means of convolution integral. Since the transmission zeros of the closed-loop system are generated at the same locations as the unstable poles of the reference signal automatically, the pole-zero cancellation necessary for asymptotic regulation is achieved. To demonstrate the efficacy of the servocompensator, an experimental apparatus is developed in which the position of a pick up is controlled to hold the distance between the pick up and a rotating disk. In such systems, the misalignment of the disk causes the reference signal to include sinusoidal components. The control error was remarkably reduced at any rotational speed by the servocompensator.     

双稳随机共振系统信号调制噪声效应用于弱信号检测

通过对双稳系统随机共振模型的数值分析，得出在双稳系统输出信号中，有一个正弦信号成分和一个表现为维纳过程的噪声成分分别与输入的正弦信号和白噪声相对应。通过选择合适的系统参数，可以减小系统输出中信号和噪声之间的耦合效应。该系统可以大大抑制噪声，并在双稳系统中产生信号调制噪声效应。然后对双稳系统的输出信号作功率谱分析。不但可以辨识出淹没在白噪声中的微弱正弦信号的频率，还可以较精确地估算出微弱正弦信号的幅值。数值仿真表明，双稳系统的信号调制噪声效应可用于多个微弱正弦信号的检测。     

An adaptive notch filter for frequency estimation of a periodic signal

Online frequency estimation of a pure sinusoidal signal is a classical problem that has many practical applications. Recently an ANF with global convergence property has been developed for this purpose. There exist some practical applications in which signals are not pure sinusoidal and contain harmonics. Therefore, online frequency estimation of periodic but not necessarily sinusoidal signals espoused by such applications becomes quite important. This note presents an alternative stability analysis for a modified ANF that permits the presence of harmonics in the incoming signal. Also, this stability analysis is simpler and alleviates the problem complexity even in the case of pure sinusoidal signal. Simulation results confirm theoretical issues.     

Sinusoidal model-based analysis and classification of stressed speech

In this paper, a sinusoidal model has been proposed for characterization and classification of different stress classes (emotions) in a speech signal. Frequency, amplitude and phase features of the sinusoidal model are analyzed and used as input features to a stressed speech recognition system. The performances of sinusoidal model features are evaluated for recognition of different stress classes with a vector-quantization classifier and a hidden Markov model classifier. To find the effectiveness of these features for recognition of different emotions in different languages, speech signals are recorded and tested in two languages, Telugu (an Indian language) and English. Average stressed speech index values are proposed for comparing differences between stress classes in a speech signal. Results show that sinusoidal model features are successful in characterizing different stress classes in a speech signal. Sinusoidal features perform better compared to the linear prediction and cepstral features in recognizing the emotions in a speech signal.     

基于STC12C2052的对讲机加密系统设计

将亚音频信号应用于对讲机中,提出了一种基于单片机STC12C2052的亚音频信号发生器的设计方案,实现对讲机的加密功能。利用单片机自身的PWM产生正弦波,从而产生各种频率不同的亚音频信号。该系统结构简单,可靠性高,操作简便,可广泛应用于无线电通信的各种场合。     

小波多分辨率的谐波正弦语音建模

谐波正弦语音模型因固定帧长不能使每个谐波得到最佳分辨率,而分辨率决定着语音的建模效果。因此提出小波多分辨率的谐波正弦语音模型,将谐波语音信号通过小波变换分解成多分辨率子带信号,利用谐波正弦语音模型对这些子带信号独立建模,将建模后的各子带信号相加合成。仿真实验显示该模型的信号重构误差降低约两个数量级,通过PESQ软件测试得到的MOS分值约提高0.3。     

基于匹配跟踪的感知梯度正弦建模方法

匹配跟踪作为一种自适应的信号分解算法,为语音和音频正弦建模提供了一个新的框架.分析了基于匹配跟踪的正弦建模过程以及感知加权匹配跟踪正弦建模算法,并在此基础上提出了感知梯度正弦建模方法.该方法结合匹配跟踪自适应的动态特征,利用心理声学模型计算当前合成信号的动态掩蔽阈值,以此为参考提取残差信号中感觉最明显的信号分量,从而最大限度地增加合成信号中的感知信息.在模型精度不高的情况下,该方法也能得到合成质量比较高的语音.实验表明,该方法更好地利用了人耳的听觉特性,建模结果更为合理、有效.客观的信噪比和主观试听测试都显示了所提出算法的合理性与优越性.     

基于DDS技术AD9850的激励信号源设计

给出了一种基于直接数字频率合成(DDS)技术的涡流检测激励信号源的设计与实现方案。以单片机AT89S52为核心的控制芯片,采用AD9850型DDS芯片,外围配合滤波器、人机交互等模块,得到频率、相位可调的涡流传感器的激励信号源。该信号源系统具有频率分辨率高、稳定性好、频率可控等特点,可实现100Hz-40MHz范围内、步进值为1Hz的正弦信号的输出,电压峰-峰值达到10+0.4V。     

Stability analysis of periodic orbit of an adaptive notch filter for frequency estimation of a periodic signal

Online frequency estimation of a sinusoidal signal is a classical problem and has many practical applications. Recently an adaptive notch filter (ANF) with global convergence property has been developed for frequency estimation of a pure sinusoidal signal. This paper addresses a modified ANF structure that can estimate the fundamental frequency of any periodic signal including pure sinusoidal signals. To prove the stability of the modified ANF, the paper introduces a new theorem that shows for any periodic signal, there exists a locally asymptotically stable periodic orbit of this ANF by which the frequency estimation becomes feasible. This alternative stability proof is simple and uses widely known mathematical tools, and therefore alleviates the problem complexity even when the input signal is a pure sinusoidal signal. A further contribution of this paper is obtaining a necessary and sufficient condition in terms of design parameters for local asymptotical stability of the modified ANF. This condition, obtained from the numerical study of Floquet multipliers of a linear time-varying periodic system, provides a strict stability region in the modified ANF design parameters space.     

一种基于序列零初相位调制的新型正弦信号频率测量方法

高准确度的正弦信号频率测量技术有广泛的应用,如应用于系统信号的同步处理,系统的谐波和系统的阻抗测量.但在低频正弦信号频率测量方面,现有的频率测量方法普遍存在准确度不高和抗谐波噪声干扰性不强等问题.文中提出了一种主要由序列零初相位调制等方法构成的新型正弦信号频率测量方法,分析了序列零初相位调制的原理.新方法避开了输入序列任意初相位的影响,同时调制序列携带了数值较大的信号序列全相位差信息,可实现准确度较高的低频正弦信号频率测量,此外新方法还具有较强的抗谐波噪声干扰特性,将新方法具体应用于电力系统正弦频率的测量,显示出明显的优越性.通过数学计算、仿真实验及物理实验结果验证了新型正弦信号频率测量方法的正确性和可靠性.