超宽带正交波形设计研究

脉冲波形的设计是超宽带（UWB）系统的关键技术之一。为了设计满足FCC辐射掩蔽及降低系统多用户干扰的超宽带波形,本文研究了两种产生UWB信号正交成形脉冲的新方法。一种是首先对高斯导函数的组合进行了研究,然后在高斯组合函数的基础上提出了一种利用Gram-Schmidt正交化方法产生UWB正交成形脉冲;另一种是基于Coiflets正交小波产生UWB信号正交成形脉冲。MATLAB仿真结果表明,产生的新UWB脉冲的功率谱密度满足FCC辐射掩蔽的限制;而且是完全正交的,可将其用于多用户通信,降低多用户干扰。     

正弦高斯脉冲超宽带系统信道容量研究

为了提高超宽带系统性能,在高斯白噪声及多用户下,研究了符合FCC．规定的高斯脉冲的MPPM—TH—UWB通信系统的信道容量。通过蒙特卡洛仿真方法,计算了最优组合的正余弦曲线高斯脉冲及二阶高斯脉冲的信道容量性能。仿真结果表明：优化组合脉冲有利于信道容量提高。该结论对超宽带系统的脉冲设计具有借鉴意义。     

超宽带信号频谱实现研究

为了给不同的应用环境下所要采用的超宽带信号波形的选择提供依据,本文采用数字方法产生了超宽带(ultra wideband＞UWB)无线通信系统中常用的基带高斯脉冲,在此基础上,分别利用带通滤波和上变频方式实现了中心频率和带宽可控的UWB信号脉冲,给出了仿真结果,结果表明,带通滤波方式功率谱能量较低,适用于短距离低功率系统,但系统实现简单.上变频方式功率谱较高,适用于高速远距离应用,且频谱控制更加灵活,但系统复杂度略高.与传统波形设计方法相比,这些方法从频域出发,频谱实现简单灵活并且系统易于实现.     

脉冲超宽带信号调制技术分析

脉冲超宽带信号的单脉冲形式能够影响到传输信号的功率谱密度,单脉冲形式的选择应遵循频谱利用率高,抑制干扰灵活,脉冲产生容易等原则。对于信息数据的调制主要有基于幅度的调制（PAM ）和基于时延相位的调制（PPM）,主要的多址技术有跳时（TH）扩频调制、直接序列（DS）扩频调制,最主要的两种基本调制方式是 TH‐PPM 和DS‐PAM。采用高斯脉冲,将脉冲波形调制,跳时技术,直接扩频技术组合在一起,组成一种新的组合调制方式DS‐T H‐PSM调制,使一种信号具有3个属性,降低了信号捕获时判决的难度,增加了系统的安全性。     

一种新的超宽带窄脉冲产生方法

超宽带(UWB)技术是通过持续时间极短的脉冲传送信息的无线新技术.本文采用数字集成芯片设计了低功耗的UWB脉冲发生器.实验获得了纳秒级的超短、快速前沿的单极性高斯型UWB脉冲,脉冲的峰峰值为0.77V,半宽度为455ps.该电路结构简单、体积小、电路稳定、易于集成,适用于短距离环境下的超宽带无线通信系统.     

一种基于FPGA和SRD的超宽带混沌脉冲产生技术

在超宽带雷达系统中,混沌脉冲位置调制(CPPM)信号通常是由时间间隔按混沌变化的高斯脉冲序列组成,针对高斯脉冲的天线辐射效率低的问题,设计一种调制脉冲为单周期脉冲的超宽带CPPM信号源。首先数字仿真验证了Tent映射作为调制函数的可行性,然后利用FPGA模块和以阶跃恢复二极管(SRD)为核心的模拟电路模块获得了主脉冲宽度为590 ps、主峰峰值为-1. 76 V且波形良好的单周期脉冲。自相关运算结果表明该信号具有良好的抗干扰能力和较高的检测概率;频谱图表明该信号没有直流成分,并且在低频区有极少的能量,作为雷达的发射信号时,可有效提高雷达天线的辐射效率。     

某型无人机数据链系统超宽带辐照效应

无人机数据链系统是无人机系统的核心组成部分,为了验证其在超宽带电磁脉冲(UWB)场环境下的安全性及可靠性,在开阔场搭建了UWB电磁脉冲辐射系统。利用UWB电磁脉冲辐射系统对无人机数据链系统进行辐照效应实验。实验结果表明:单次触发的UWB辐射场不会对无人机数据链系统产生干扰;在连续触发条件下,无人机数据链系统会出现失锁现象,此效应与触发频率和辐照场强有关,且辐照场强与触发频率成反比关系。通过分析得知,无人机数据链路系统受UWB电磁脉冲辐射场干扰的能量耦合通道为"后门"耦合。     

一种新型多载波传输方式的研究

传统正交频分复用(OFDM)系统利用各个子载波之间的正交性来区分各路信号,且各个子载波之间的最小频率间隔在信号频谱上满足奈奎斯特准则,若进一步减小最小频率间隔,子载波之间正交性遭到破坏,会引入相当严重的载波间干扰。针对子载波频率间隔小于OFDM信号最小频率间隔的情况,提出将各个子载波进行Gram-Schmidt正交化转化为相互正交的波形,这样在加性高斯白噪声信道上传输,所占的频谱宽度比传统OFDM信号要窄,即频谱效率提高,并且误码性能不会恶化。信息论中脏纸编码对这种信号处理方法提供了理论依据,仿真结果也验证了上述方法的正确性。     

R＆S公司推出针对UWB和航空与国防应用的新型基带信号源

罗德与施瓦茨公司推出的新型R＆S AFQ100B是研发和生产超宽带（ultra-wideband,UWB）器件的理想信号源。使用R＆S AFQ-K264软件选件,基于仪器直观的操作界面可以轻松产生WiMedia UWB所需的各种测试信号。它具备超宽的带宽,因此既能满足UWB应用的需求,同样也是航空与国防市场的优秀解决方案。例如,这款新型的基带信号源能产生现代雷达系统所需要的脉冲或非线性Chirp信号。     

超宽带SAR数字正交解调器设计

超宽带正交解调器是高分辨率合成孔径雷达(SAR)系统的关键部件之一,其性能直接影响到成像的效果,而数字方法能在一定程度上降低误差。本文给出了1种超宽带数字正交解调器的设计方法,选择采样频率为四倍带宽,节省了2个高速乘法器的开销;采用线性规划理论中单纯形方法优化设计双滤波器通道的系数,得到很好的脉冲压缩效果。并给出了硬件设计方案,使用FPGA实现高速并行滤波。该数字正交解调器能很好地应用于高分辨率SAR系统。     

复杂瞬态注入波形的等效简化方法

针对复杂瞬态电磁脉冲差模定向注入试验的技术需求,提出了复杂瞬态注入波形"效应特征参量"的概念,理论分析了各效应特征参量对武器装备干扰和损伤效应的影响,给出了复杂瞬态注入波形等效简化的原则,提出了不带载波和带载波的两类复杂瞬态注入波形的等效简化方法,以某型数据链收发系统为受试对象,开展了电磁脉冲差模定向注入等效替代超宽带电磁脉冲辐射效应试验。研究结果表明:对武器装备的干扰或损伤起决定性作用的波形参量(即效应特征参量)主要包括信号幅度、正负极性、能量(脉宽)、上升时间、载波频率和脉冲重复频率等,其中信号幅度、正负极性、上升时间、载波频率和脉冲重复频率通常决定了受试设备的干扰效应,而信号幅度、正负极性、能量(脉宽)和载波频率通常决定了受试设备的损伤效应;基于加严等效、标准简化和易于工程实现原则,以复杂瞬态注入波形的"效应特征参量"作为等效依据,确定将梯形波或方波脉冲(含带载波)作为等效简化注入波形;在超宽带电磁脉冲辐射和等效方波脉冲注入试验条件下,某型数据链收发系统的干扰恢复时间基本相同,试验结果验证了复杂瞬态注入波形等效简化方法的有效性。该研究结果为武器装备的强电磁脉冲效应研究提供了理论和技术支撑。     

塑料闪烁体探测器成形堆积判别与校正方法

塑料闪烁体探测器是一种常用的闪烁体探测器.塑料闪烁体探测器接受射线后输出信号常被滤波成形为高斯波形.高斯成形具有良好的时间、响应和信噪比(SNR).由于其实现简单、综合性能良好,目前广泛应用于核信号处理中.在高计数率环境下工作时,探测器输出脉冲信号常出现堆积现象,导致核能谱测量系统无法准确提取脉冲幅值,进而能谱测量错误.针对该问题,提出了一种脉冲堆积判别与校正方法,首先通过塑料闪烁体脉冲信号到达时间判断脉冲堆积,然后基于脉冲标准模型进行脉冲校正.设计了由信号发生器、被测电路、通讯电路及示波器组成的测试系统,向被测电路输入模拟光电倍增管(PMT)脉冲堆积、非堆积信号,研究校正效果.实验及计算表明,相对于传统直接舍弃堆积脉冲的方法,该方法不仅能准确判断堆积,实现堆积校正,还原被堆积脉冲的峰值,并能提高塑料闪烁体探测器计数率3％～30％.     

基于遗传算法的正交多相码产生技术研究

正交信号设计是MIMO背景下的雷达信号产生的关键技术之一,为了降低正交多相码设计的复杂度,提高雷达的相关性能,本文采用了一种基于遗传算法的正交多相码设计方法。该方法利用Hadamard矩阵的严格正交性,首先构造一类Hadamard矩阵,从中选取初始码序列;然后把“和函数”作为代价函数,采用遗传算法求解出近似最优的信号组。整个实验通过MATLAB仿真实现。仿真结果表明,该方法在保证低自相关旁瓣量和低互相关量的同时,能够保证设计出的信号符合严格正交性。     

基于冲击脉冲辐射天线的高功率超宽带电磁脉冲辐射系统

为给超宽带电磁脉冲效应机理与防护技术的研究提供实验平台,研制了一种基于冲击脉冲辐射天线(impulse radiation antenna, IRA)的高功率超宽带电磁脉冲辐射系统,辐射系统由差分脉冲高压源、锋化开关、IRA和介质透镜等部分构成。设计中,差分脉冲高压源由基于氢闸流管的脉冲源驱动副边中心抽头的脉冲变压器实现;设计的紧凑型锋化开关高度仅为1 cm,开关间隙为1 mm,可嵌入IRA天线馈电点,开关最高工作气压可达3 MPa;基于菲涅尔定理设计了介质透镜,以校正锋化开关和绝缘变压器油对IRA天线辐射中心的影响,改善了天线的辐射特性;辐射系统可通过改变锋化开关的气压和充电电压调节系统辐射功率。测试实验表明辐射系统的主要技术参数如下：在时域,在天线主轴距离口径面5.5 m处辐射电场脉冲上升沿约为330 ps,幅值约为±8 kV/m,远场有效电势最高可达44 kV,辐射功率可调;在频域,中心频率为400 MHz,基于能量范数比定义的信号频带为80 MHz～1GHz,信号带比约为12.5,百分比带宽为170.4%。辐射系统能够为开展超宽带电磁脉冲效应阈值规律及防护技术的研究提供一个辐射...     

结合数学形态学滤波与频谱校正的发电机局部放电离散谱干扰抑制方法

针对发电机局部放电在线测量中面临的脉冲信号被相似频率离散谱干扰淹没、现有方法难以快速准确提取的难题,提出一种结合数学形态学滤波与频谱校正的离散谱干扰抑制方法。首先利用形态学滤波器对原始信号频谱进行处理,提取脉冲信号的山丘状频谱,频域消减得到噪声频谱,进而基于经典阈值识别干扰频率粗值,然后通过频谱校正估计干扰参数并重构干扰波形,最后将重构波形从原始信号中消减得到脉冲信号。仿真与现场数据验证了该方法的有效性和优越性,与其他方法相比,该方法不需要进行复杂的小波分解与重构以及傅里叶逆变换,降低了结构元素确定难度,计算效率高,且基本不对脉冲信号的波形产生影响。     

用镜像法计算冲击脉冲辐射天线辐射电场

为方便地计算抛物面冲击脉冲辐射天线的辐射电场,根据由张量法得到的任意的线天线电场计算公式,利用镜像法推导得到了冲击脉冲辐射天线辐射电场的时域解析表达式;搭建了超宽带电磁脉冲实验系统,由横电磁波喇叭天线测试场设备测试抛物反射面超宽带辐射天线产生的辐射场;应用解析表达式计算了该实验系统的时域辐射场,并与实验测试结果进行了比较。结果表明解析计算得到的辐射场波形与测试结果能够较好地符合,峰峰值相差<1V,上升时间相差≤5ps,说明了解析计算的正确性。     

基于DSP的UWB信号混沌调制实现

采用DSP技术产生混沌信号,再量化、编码成二值序列,用来调制UWB脉冲信号.充分利用DSP数据处理的快速、灵活的优点,也能满足UWB信号传输速率快的特点.实验最后给出UWB通信系统在TH-PPM方式下,采用混沌序列调制UWB信号所得到的功率谱结果,并和未采用混沌序列调制的功率谱结果进行比较.     

超宽带无线接入技术UWB应用领域不断拓展

超宽带无线技术UWB（UltraWideBand）是一种应用于1GHz以上带宽的无线通信技术。由于UWB是无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此其所占的频谱范围很宽。UWB是利用纳秒级窄脉冲发射无线信号的技术，带宽频率范围为从3．1GHz到10．6GHz之间，适用于高速、近距离（有效传输距离在10m以内）的无线个人通信。     

基于微波可控振荡器的高速UWB信号设计和实现

基于微波晶体管负阻特性原理,设计出一种应用于高速超宽带(ultra wideband,UWB)脉冲调制的微波可控振荡器。该振荡器采用电容级联模式的谐振回路和Q值可调的T型匹配电路,具有极快的调谐速度、较高的频率稳定度和较低的相位噪声,并且利用微波晶体管的高速开关特性实现了高速UWB信号设计。实际测试表明该振荡器中心频率为3.500 GHz,峰值输出功率1.57 dBm,调谐时间τ小于1ns,相位噪声为-108.31@300 kHz,对于高速UWB脉冲信号频谱的带宽可达600 MHz。     

基于FPGA的PSWF脉冲信号发生器设计

椭圆球面波函数(PSWF)具有时频域最佳能量聚集性及双正交性等优良特性,是极具前途的非正弦函数。基于椭圆球面波函数的非正弦时域正交调制系统充分利用了PSWF的优点,与OFDM相比,其具有功率利用率高、系统结构简单的优点。在基于PSWF的非正弦时域正交调制样机中,为了产生多路PSWF脉冲信号,设计了具有调制功能的脉冲信号发生器。信号发生器以Virtex-6系列FPGA器件XC6VLX240T作为处理器,结合高速D/A转换器AD9764和宽带放大器AD8009,采用直接频率合成(DDS)技术实现了高速信号的产生,数据更新率高达125 Msps。经过测试,该信号发生器具有精度高、转换速度快、输出波形失真小等优点。