一种超宽带光电混合结构A/D转换器

现代宽带数字接收机对高性能模数转换器(ADC)的需求逐渐增大,而电子学ADC因载流子迁移速率限制无法实现超宽带直接数字采样。基于光子技术超宽带、超高速的特性,文章提出了一种光电混合结构的ADC技术。通过采用基于超短光脉冲的光学采样代替基于电子学半导体技术的采样/保持(S/H)电路来大幅提高采样带宽。采用时分复用及多通道电学ADC量化技术实现信号数字编码。最后通过数字域均衡与线性化处理提高系统性能,实现了对频率大于24 GHz的微波信号的直接采样,采样信噪比大于40 dB,为超宽带微波信号高精度直接数字化提供了有效途径。     

直接采样微波辐射计统计模型及定标研究

直接采样微波辐射计对射频信号直接采样,是一种结构简单的数字辐射计.受高速、宽带模数转换器(ADC)采样、非理想量化的影响,直接采样数字接收机输出信号的统计特性将改变,传统辐射计的定标方法不再完全适用于直接采样微波辐射计.论文分析ADC的非理想量化,建立直接采样数字接收机输出信号的统计模型和直接采样微波辐射计的定标方程;实验采用多点定标方法对直接采样微波辐射计进行定标,并用三次样条插值拟合直接采样数字接收机输出信号功率估计值与输入噪声温度之间的转移曲线,提高直接采样微波辐射计的测量精度.     

基于欠采样的宽带线性调频信号参数估计

基于中国余数定理解频率模糊和解线调方法,提出一种无模糊欠采样的宽带线性调频信号的调频斜率和初始频率的估计算法.首先,欠采样宽带线性调频信号与其两路不同延迟共轭相乘,根据两路输出信号的单频特性,利用FFT、谱峰检测(PSD)和中国余数定理进行宽带线性调频信号的调制斜率无模糊估计;其次,根据估计的调制斜率数字合成无载波的线性调频信号对另外两路不同延迟的欠采样宽带线性调频信号解线调处理,利用类似方法进行宽带线性调频信号的初始频率无模糊估计.利用频谱细化技术,参数估计精度可进一步提高.计算机仿真证实了算法的有效性.     

一种新型无人机高分SAR 信号非均匀混合采样技术

无人机高分辨合成孔径雷达(SAR)系统具有较大的信号频率带宽,根据奈奎斯特采样定律,雷达接收机需要超高速采样的ADC芯片。由于超高速采样率的ADC芯片的采样量化位数较低、功耗较高、成本昂贵,直接采用超高速采样ADC芯片对无人机高分辨率SAR回波信号进行采样接收不是最优方法。文中提出一种新型的非均匀混合采样技术用于对无人机高分辨率SAR回波信号进行采样接收,通过优化无人机SAR系统的信号收发时序,利用325 Msps采样率的ADC芯片即可对频率带宽为2 GHz的雷达回波信号进行采样接收,保证雷达回波的相位扰动与旁瓣电平满足应用需求。仿真实验表明:2 GHz带宽的Ku-SAR系统的回波信号能被采样率为325 Msps的ADC芯片完好采样接收,成像分辨率优于0. 2 m,旁瓣电平控制在-13 dB以下。     

基于压缩感知的线性调频信号参数估计

提出一种基于压缩感知(Compressed Sensing,CS)理论的线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号参数估计算法.考虑到LFM信号在最佳分数阶Fourier变换(Fractional Fourier Transform,FrFT)域中是稀疏信号,对变换阶次进行粗搜索与精搜索,利用CS恢复信号在各个阶次FrFT矩阵中的系数向量,通过二维搜索.得到最佳变换阶次,进而得到信号的调频斜率和起始频率.在窄带干扰条件下,将形态学成分分析应用于算法中,提高了算法的抗干扰性能.实验结果表明,在随机采样点数远低于奈奎斯特采样点数的情况下,该算法能够准确估计信号参数,并且对高斯白噪声和强窄带干扰不敏感.     

基于分数阶Fourier变换的一种新的非均匀采样方法

由于采样设备和被采样信号的限制,完全均匀采样是无法实现的,因此不得不进行非均匀采样.根据信号的时变特征,在信号的低频部分,用较低的频率对信号进行采样;在信号的高频部分,用较高的频率对信号进行采样.在此基础上,应用分数阶Fourier变换对非均匀采样Chirp信号进行分析,得到非均匀采样Chirp信号在分数阶Fourier变换域的频谱表达式,并分析其在分数阶域的频谱性质.该方法解决了整个采样时段内由于过采样造成的数据冗余性,满足了实时性要求,且具有较好的抗噪声能力.这里提出的非均匀采样方法满足了采样定理的要求,并得到了均匀采信号在分数阶域的频谱表达式.     

基于低速采样的多正弦波信号频率估计

高频段信号由于受到A/D转换器和后续信号处理器件运算速度和成本的限制,其处理往往难以实现,为解决此问题,提出了一种新的基于低速采样的高频段多正弦波信号频率估计方法。首先将含有多个频率互异的多正弦波信号经过功分器分成两路信号,然后分别用不同的采样率对这两路信号进行低速采样,用傅立叶变换及基于改进的Rife算法与Quinn算法来估计两路信号低速采样后的频率,接下来利用中国余数定理对多个信号的频谱快速配对解模糊准确的估计出各个信号的频率。该方法在工程上易于实现,可同时实现低的采样速率与高精度估计,而且在较低信噪比的情况下仍可获得较高的估计精度。给出了该方法的具体步骤,通过计算机仿真试验验证了该方法的有效性。      

孔径抖动对中频采样系统信噪比影响的研究

孔径抖动对中频(或射频)带通采样系统信噪比的影响非常严重.理论上,尽管相同带宽的中频信号和基带信号可以用相同的频率进行采样,但中频采样受孔径抖动等因素的影响更大,其采样技术要求也更高.如果在中频采样系统中解决不好孔径抖动问题,很可能根本采集不到正确的信号.本文通过分析孔径抖动产生的原因,孔径抖动与ADC (模数转换器)的信噪比以及与被采样信号上限频率之间的关系,找出了由孔径抖动决定的被采样信号的上限频率与ADC模拟带宽之间存在差距的原因,并发现了过采样率与处理增益及孔径抖动之间的关系.最后,介绍了几项减小孔径抖动的具体措施.     

宽带LFM实信号多通道低速采样参数估计

基于余数定理解频率模糊和解线调方法,提出一种在低速采样条件下针对宽带线性调频实信号的参数估计算法。单路欠采样信号与其延迟信号共轭相乘,根据输出信号的单频特性利用谱峰检测进行调制斜率的无模糊估计。通过合成无载波的线性调频信号对三路欠采样信号解线调处理,运用余数定理进行初始频率的无模糊估计。该算法稳定性好,精度高,易于在硬件上实现,具有实用价值。     

根据过采样和求均值理论提高ADC 测量分辨率

8bit嵌入式单片机系统A／D变换的两个关键指标是有效分辨率和信噪比(SNR)。通过对过采样(Over sample)和求均值(Average)理论的分析，得出“对噪声源的特性为白噪声的信号，每增加一位分辨率可以通过用4倍的过采样频率进行采样来达到。而分辨率每增加一位将使SNR增加6dB”的结论。进而采用8bit徽处理器内嵌12bit ADC成功实现了16bit ADC的精度,即小数点后两位(25．99℃)的温度测量，和小数点后四位(2．4299 V)的直流电压测量．     

基于二阶采样和二次混频的全数字正交解调

在获取有采样时间差的数字I／Q信号过程中,二阶采样在采样频率、载频和采样时间差的选择上比一阶采样有更大的自由度。建立了单中频二阶采样正交解调模型,通过获取有采样时间差的数字复指数信号和利用二次混频技术,提出了一种新的采样频率与载频关系式,极大地拓展了二阶采样的采样频率、载频和采样时间差的选择范围,简化了ADC前端雷达系统设计和ADC采样过程。最后通过实验仿真与分析进行了验证。     

时—空欠采样下的频率和DOA联合估计算法

针对时—空欠采样下入射信号的频率和波达方向(DOA)估计问题,提出基于谱校正和中国余数定理的联合估计算法。首先利用稀疏分布的传感器阵元构造非均匀线阵,然后对入射信号做多路并行欠采样;借助AM估计器,该算法仅耗费少量样本即可获得精确频率和相位差余数,再结合闭式中国余数定理分别得到频率和DOA估计值。由于谱校正结果可以同时为频率估计器和DOA估计器所利用,因而该算法的样本利用率高。此外,与现有基于中国余数定理的频率估计法相比,该估计器无需对源信号做多次欠采样,耗时更短,更适用于快速时变目标的估计。仿真结果验证了联合估计算法的有效性和高精度,而且该算法在低信噪比情况下亦可达到很高的成功检测率,具有广阔的应用前景。     

基于C8051F064单片机的高速数据采集与存储系统

利用C8051F064单片机实现数据采集与存储系统,它体积小,重量轻,性价比较高.介绍了单片机和其它相关器件的使用方法.说明了数字交叉开关、DMA控制器和ADC转换器的软件配置方法.分析了ADC转换器单端模式下对电压信号的采集过程和DMA控制器对外部存储器写入数据的过程.对数据采集的时间间隔进行了分析.数据采集与存储系统采样频率可以达到1Ms/s,并有16位A/D采样分辨率.介绍了如何利用两个相同系统级联的方法获得2Ms/s的采样频率.     

基于小波变换的非均匀采样信号频谱的研究

该文提出基于小波变换的非均匀采样信号频谱的检测方法,给出变换函数关系使得非均匀采样信号满足小波变换的两个基本条件。文中说明了小波的非均匀化过程,从均匀小波得到非均匀小波,以非均匀小波分析非均匀采样信号,得到非均匀采样信号的频谱。文中还说明了非均匀小波变换的抗混叠的原理以及对信号频谱的检测方法,最后给出实验结果。理论和实验表明,非均匀采样信号的小波变换方法是一种行之有效的非均匀采样信号的频率检测方法,使用该方法处理信号可以得到准确的频率估计效果。     

基于FRFT的线性调频信号欠采样快速检测方法

采用分数阶Fourier变换对线性调频信号(Linear Frequency Modulation,LFM)进行检测与参数估计时,由于信号的特征未知,需要运用二维搜索方法确定分数阶Fourier变换的最佳旋转角度.该方法运算量巨大.为减少运算量,本文推导了欠采样前后LFM信号的分数阶Fourier变换最佳能量聚集旋转角度关系,证明了无噪LFM信号的调频率估计可以完全不受Nyquist采样定理的限制;通过推导分析欠采样含噪LFM信号在最佳分数阶Fourier域的信噪比,给出了欠采样倍数M对LFM信号检测的影响及其选取原则;最终提出一种基于欠采样理论的LFM信号快速检测方法.实验结果表明,当M选取合适时,利用原始信号的欠采样样本即可对LFM信号实现有效检测,快速确定其调频率.     

基于级联MZM的压缩感知微波光子测距雷达（特邀）

提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器(MZM)的微波光子压缩感知雷达测距系统。在发射端,利用双平行马赫-曾德尔调制器(DPMZM)产生中心频率和带宽四倍频的线性调频(LFM)信号;在接收端,对回波信号进行去斜处理,并利用级联的MZM实现去斜信号和伪随机序列(PRBS)在光域上的混频。通过低通滤波器(LPF)后,利用低速模数转换器(ADC)采用较低的速率对该混频信号进行亚奈奎斯特采样,然后在后端利用正交匹配追踪(OMP)算法对去斜信号进行重构。仿真和验证性实验结果表明,在数据压缩比为8时,该系统可以利用较少的观测值精确恢复去斜信号的频率值,测距误差不超过2 cm。除此以外,该系统降低了雷达中数据采集、存储和信息处理的压力,突破了传统奈奎斯特采样理论的瓶颈。     

基于二维频率估计的MIMO-ISAR空时二维回波重排方法

为联合利用MIMO-ISAR空时采样信号进行成像,该文提出一种基于2维频率估计的MIMO-ISAR空时2维回波重排方法。该方法通过对空域和时域信号频率的比值进行估计,实现空时信号的有效重排,插值为均匀数据后,利用FFT完成方位向压缩。与现有方法相比,该方法利用现代谱估计算法的超分辨性能,提高了参数估计精度,并且采用随机霍夫变换(Randomized Hough Transform, RHT)估计2维频率比值,使得该方法在空域采样信号频率发生模糊时仍适用。仿真结果表明该方法可有效联合空时信号成像。     

欠奈奎斯特采样在数字接收机中的应用

从理论上讲，为提高侦察接收机的截获概率，接收机的瞬时带宽必须足够宽。接收机的瞬时带宽决定于接收机的ADC采样速率。因此数字接收机必须具备高速的ADC采样速率。这样对接收机的ADC采样器件性能提出了更高的要求。将采样的方法应用于数字接收机中，可以在一定条件下降低采样速率，同时增加接收机的瞬时带宽。提出了一种基于延时和FFT技术的时域欠采样方法，并在阐述简单原理的基础上找出存在的问题及提出改进方案。重点分析了利用延时和非延时2路通道的相位差与入射信号频率之间的关系，进行信号频率的无模糊估计。基于目前硬件实现水平，数字接收机中采用这种欠采样方法是经济可行的方案。     

一种实时欠采样数字测频技术研究

提出一种宽带实时欠采样数字测频结构模型。该模型由相同采样频率的带I/Q通道的ADC及其延时共四个通道组成。根据并行的快速傅里叶变换的频域结果进行频率测量,其中欠采样所引入的频率模糊由延迟与非延迟通道之间产生的相位差进行解模糊。该方法具有瞬时测频带宽大,测频速度快,能同时对多信号进行处理的特点。     

频谱互质重排亚奈奎斯特率采样方法

本文提出了一种基于频谱互质重排的超低速率信号采样方法.该方法将稀疏傅里叶变换从离散时间域拓展到连续时间域,首先通过互质结构傅里叶展开采样对频域稀疏信号的频谱分量进行重排和压缩,然后通过基于中国余数定理的亚线性算法对信号进行了重构.实验结果表明,本文所提的采样方法可进一步降低频域稀疏信号的采样速率.