基于闭环控制的太赫兹时域光谱快速采集

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术作为一种快速发展的新型光谱分析方法在诸多领域备受关注。目前传统THz-TDS检测时间慢,数据采集量低。为了提高THz-TDS检测速度与精度,根据等效采样原理,设计了一种基于闭环控制的快速THz-TDS数据采集系统。该系统可进行快速连续扫描采集,步进扫描时通过光学延迟线的信号反馈来实时获取其位置信息,完成自动化快速扫描。通过每步连续采集多个数据点来提高单步采集的准确性。结果表明,该系统充分利用了光学延迟线的硬件性能,可实现最高500 k Hz的数据采集,步长5 mm时单步连续采集1000个数据时间仅为86.34 ms,系统能够对太赫兹时域脉冲信号进行高精度自动化快速采集。     

基于低采样率数模转换器和模数转换器的太赫兹发射机线性化

太赫兹(THz)频率高、带宽大,是6G移动通信中极具优势的潜在无线频谱资源。然而太赫兹器件的非线性失真,限制了功率转换效率与通信传输距离。若采用传统数字预失真(DPD)技术对其进行非线性校正,通常要求数模转换器(DAC)和模数转换器(ADC)的采样速率达到信号带宽的5倍,对于太赫兹频段难以应用。因此,该文提出一种低速率DAC和ADC的DPD算法对太赫兹发射机的非线性进行校正。该方法主要分为3个步骤:首先利用低采样率ADC获取的观测数据进行上采样,恢复出带宽受限的高采样率的观测信号,此时信号采样率为信号带宽的5倍,可以有效表征出5阶非线性失真;然后建立带宽受限的DPD模型,采用最小二乘算法提取DPD校正系数;最后对校正后的信号进行下采样送往DAC以校正发射通道的非线性失真。仿真结果表明,当DAC和ADC工作在1.25倍基带信号速率的采样率条件下,对于64-QAM调制信号,该方法可以把误差矢量幅值(EVM)从8.46%降低到2.27%,从而可以支持更高阶的调制方式。     

基于压缩感知的AOTF光谱测量方法（英文）

基于声光可调谐滤波器（AOTF）的光谱仪器已经在生物医学、农业、航空航天等领域中广泛应用。然而,传统的AOTF光谱仪很难在保持光谱分辨率和减少采样次数的同时,还实现系统光通量的增加。针对上述问题,本文提出了一种基于压缩感知理论的AOTF光谱测量方法,利用AOTF可多频驱动的特点,在光谱维度上实现稀疏随机编码复合光信号调制,可利用单元或面阵探测器顺次记录完成压缩采样,再通过压缩感知重建算法获得目标光谱曲线或光谱图像数据立方体。为了验证本方法的有效性,我们利用实际测量得到AOTF光谱响应带宽数据,构建传感矩阵,以展宽光谱为恢复目标,仿真了压缩采样和目标数据重构效果。仿真结果表明,该方法可以通过202次压缩采样,重构得到512个波长点的光谱数据,光谱数据采样率和压缩比为0.39。此采样率下,本方法可以高精度恢复光谱曲线,PSNR指标达到41.75dB,SAM和GSAM指标为0.9998和0.9754。多频同时驱动下,系统光通量平均提升了5倍。与传统逐波长点扫描的采样方式相比,该方法能够在保持原有光谱分辨率的前提下减少总采样次数,提高系统的光通量,同时还压缩了光谱数据,在微弱信号检测、物质快速...     

基于欠采样谱分析的激光拍频相位式测距方法

介绍了一种高精度相位式测距方法,载波通过双频氦氖激光器加偏振器产生1.08 GHz光强调制的拍频信号来实现,以克服半导体激光器的调制带宽限制,从而提高测距精度。为降低高速ADC实现难度,根据带通抽样定理,采用欠采样的方法采集波形数据,分析了其理论依据;然后通过全相位谱分析法对采样数据进行鉴相,并重点分析了鉴相数据的截取问题。搭建系统实验,在采样率为50 MSa/s时,157个欠采样数据就能实现0.1 mm左右的测距精度。实验表明,应用欠采样全相位谱分析法,以远低于测尺频率的采样率采样依然能实现高精度测距。     

太赫兹探测器相对光谱响应校准技术

随着太赫兹探测技术的发展，精确测量太赫兹探测器的光谱响应变得越来越重要。分析了太赫兹探测器相对光谱响应的测量原理，搭建了一套太赫兹探测器相对光谱响应测量系统,对系统测量不确定度来源进行分析，选用太赫兹探测器对测量系统不确定度进行验证。通过分析实验数据可知，在1~10 THz范围内，系统的扩展不确定度为9.2%，可以满足目前太赫兹探测器相对光谱响应测量的需求。     

一种多带非相干光子太赫兹通信系统中的SSBI抑制技术

光子太赫兹通信具有大带宽、低传输损耗等优势，故成为6G超高速无线通信的研究热点。由于极低的用户端复杂性和成本，基于非相干的包络检波太赫兹接收技术备受关注。提出了一种多带非相干光子太赫兹通信系统。通过多带自适应调制，实现高性能太赫兹点对多点覆盖传输；此外，通过光域自适应滤波，抑制非相干包络检波时多带之间的信号-信号拍频串扰，实现每个子带信号的低算法复杂度和低功耗接收。实验中，根据系统的传输响应，3个子带分别使用5.75 G Baud 64QAM、16QAM和4QAM的自适应调制方式；再通过自适应单边带光滤波，接收端仅使用最小均方均衡算法即成功实现了300 GHz频段多带太赫兹信号的2 m无线传输。     

基于梯度阈值的太赫兹时域信号自适应稀疏算法

胶接结构广泛应用于航空航天等国防领域,但在工艺制作及使用过程可能会产生胶接界面脱粘缺陷和损伤,由于太赫兹无损检测技术对非金属材料良好的穿透性能,已被广泛应用于复合材料的无损检测中,太赫兹无损检测技术在多层胶接结构样件胶层内部缺陷的无损检测方面具有较大优势。利用反射式太赫兹时域光谱系统检测多层胶接结构样件,得到的具有样件内部材料信息的太赫兹时域信号,但信号中还包含了大量的冗余特征和噪声等无效信息,这些无效信息大大降低了信号处理和分析效率。针对这一问题,文中提出了基于二阶梯度法提取太赫兹时域信号有效特征,以飞行时间误差为限制条件基于信号的时域特征自适应确定阈值,稀疏太赫兹时域信号,减少信号中冗余无效信息,实现太赫兹时域信号的有效压缩。然后,通过二值化图像分割识别多高斯恢复信号和太赫兹时域光谱系统检测信号的太赫兹图像缺陷区域。最后,制备具有脱粘缺陷的多层胶接结构样件,开展太赫兹无损检测实验。结果表明：文中算法的数据压缩率达到了81%,相比传统压缩算法离散余弦变换提高了59%,相比主成分分析算法提高了75%,相比K-SVD字典学习算法提高了26%,缩短了约80%的数据计算时间,减小了约95%数...     

基于硅基石墨烯的全光控太赫兹波强度调制系统研究

在太赫兹通信等系统中需要利用太赫兹波调制器对信号进行调制.基于GaAs 等传统半导体材料设计和制作的调制器在太赫兹波段的响应过低,因而很难应用于太赫兹系统.为了弥补传统调制技术在带宽和调制深度不够的缺点,设计了一种全新的基于硅基石墨烯的全光控太赫兹强度调制系统.该调制系统利用材料中光生载流子对太赫兹波的吸收特性,通过调节照射到材料上的可见光光强来改变光生载流子浓度,从而实现对太赫兹波强度调制.从理论和实验两方面对这种新型太赫兹强度调制系统的调制深度和调制带宽进行了研究.研究结果表明,在泵浦光功率密度为18 mW/mm2时,该调制系统能在实验使用的THz-TDS 测试系统(0.1~2.5 THz)的整个频谱范围内进行有效的调制,调制深度可达到12 %.且随着泵浦光能量的增大,调制深度增大.     

集成AlGaN/GaN HEMT混频探测器的太赫兹矢量测量系统

矢量测量是表征太赫兹波段天线与准光系统波束特性的主流技术。该文介绍了一种基于AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管(High-electron-mobility transistor, HEMT)混频探测器的太赫兹矢量测量系统。该系统核心器件为以准光-波导为耦合方式的高灵敏度太赫兹混频探测器,在340 GHz频率外差模式下,其噪声等效功率达-113 dBm/Hz。为了抑制系统相位噪声,搭建了基于二次下变频原理的硬件电路。通过对固定位置天线的长时间测量,表明系统相位稳定度优于4°,系统最小可测功率达到119 nW。基于相干AlGaN/GaN HEMT混频探测器实现了太赫兹连续波幅度和相位分布测量,该工作为后续阵列化太赫兹矢量测量提供了基础。     

基于FPGA的探地雷达数据采集系统设计

基于探地雷达数据采集系统对数字化集成化的需求,提出了一种基于FPGA的数据采集系统的设计方案,用于采集探地雷达回波信号。FPGA直接通过控制精密延时芯片MC100EP196对采样脉冲进行延时调整,控制采样脉冲的延时步进,系统最大采样率理论值达到100 GS/s,并且时窗可以任意调整。给出了设计方案,对系统的工作原理和特点进行了详细的说明。通过与示波器对比以及分析采集测试效果图,得到稳定有效的数据,实际采样率达到20 GS/s,证明了系统的可行性。     

模拟沙尘暴条件下的太赫兹辐射传输研究

使用太赫兹时域光谱技术研究了太赫兹脉冲对模拟沙尘的透射特性,得到不同沙尘条件下信号的透射光谱.同时还进行了沙尘条件下传送成像信号实验,得到比较清晰的像.结果表明太赫兹脉冲能够在沙尘条件下传输太赫兹图像.     

采用小波分析法的立靶测量系统时间计算方法

在立靶测量系统中,针对弹丸作用光幕时探测电路输出信号的不一致,导致传统的弹头触发和弹尾触发方式提取光幕时间值存在较大的测时误差问题,提出了利用计算机采集光电探测靶的输出信号,采用小波变换模极大值方法,检测弹丸穿越光幕时产生的信号突变点奇异位置,计算信号突变起始点之间的采样点数,结合采集系统的采样率,推算出弹丸作用于光幕...     

基于PCI-9812的太赫兹成像数据采集系统设计

基于PCI-9812数据采集卡,针对P4—42热释电探测器,设计一个逐点扫描式的太赫兹成像数据采集系统。计算机通过扫描控制装置中控制样品的移动,使数据采集卡采集由P4～42热释电探测器探测到的太赫兹信号。再在计算机中根据采集到的信号重建被测物体的太赫兹图像,可以实现样品的运动控制、太赫兹信号采集以及图像重建等功能。这对于太赫兹成像的实际应用具有一定的意义。     

基于级联马赫-曾德尔调制器的太赫兹通信系统

为了有效解决太赫兹通信系统中信号难以调制,影响通信系统性能的问题,提出了一种基于级联马赫-曾德尔调制器的太赫兹通信系统。将要传递的伪随机不归零码与频率为10GHz的射频本振信号混频后调制到级联马赫-曾德尔调制器上,通过调节两个调制器的偏置电压,使其分别偏置在最大传输点和最小传输点上,得到的光载波信号经过光放大器放大,结合高非线性光纤的四波混频效应,利用相移布喇格光栅进行模式选择,经过光电转换后的太赫兹信号通过基带数据恢复,可以得出该太赫兹通信系统传输的误比特率。结果表明,基于级联马赫-曾德尔调制器结构可以将太赫兹信号的产生与调制结合到一起。该研究对太赫兹通信系统的实用化有一定借鉴意义。     

基于AD9883A与USB的VGA图像采集与显示系统

提出一种高分辨率高、刷新率图像采集及显示系统.采集系统选用高采样率低功耗的A/D转换器,把以VGA接I:/方式给出的图像信号转换成数字信号.系统采用FPGA控制电路.通过USB传输模块把图像数据传送到PC机显示.该系统设备已成功应用于VGA图像采集与显示实验.可支持多达3路8 bn位宽.最高采样率达110 MHz的数据通道或1路VGA图像信号.实验表明,该系统采样精度高.性能稳定可靠.具有通用性和实时性.     

利用TOAD实现10 Gbit/s全光非归零码到归零码的转换

利用从非归零（NRZ）信号中全光提取的时钟，采用太赫兹光非对称解复用器（TOAD）实现了10 Gbit／s非归零码到归零（RZ）码的码型转换。非归零信号采用半导体光放大器（SOA）进行时钟分量增强并用平面波导阵列（AWG）滤出相应的伪归零（PRZ）信号，然后采用半导体光放大器注入锁模光纤环形激光器进行时钟提取，提取的时钟信号和待转换的非归零信号分别作为抽运光和探测光输入太赫兹光非对称解复用器，在其中进行码型转换。转换后输出的归零信号的质量仅由恢复的时钟信号和非归零信号的质量决定，受太赫兹光非对称解复用器中半导体光放大器增益恢复时间的影响极小。实验测得转换后的归零信号消光比为8．7dB，码型效应非常低，其光谱明显展宽．并且出现谱间隔为0．08nm的多峰结构，与10 Gbit／s的比特速率相对应。该方法对时钟信号的码型效应有一定的容忍度。     

准光技术在太赫兹技术中的应用北大核心CSCD

太赫兹技术是近些年电磁领域的一个重要研究热点,有大量研究文献。本文首先阐述了当把各个太赫兹组件集成以构建太赫兹系统时需解决的一个重要问题,太赫兹信号的传输与组件连接。接着介绍准光技术的特点,说明准光技术在构建太赫兹系统时的应用,给出了包括成像系统在内的一些系统构建例子,同时给出用准光技术实现功率合成与波束扫描太赫兹天线的例子。     

基于低采样率A／D卡实现高速数据采集系统的设计

介绍一种用低采样率低价位的采样卡实现高速数据采集的信号采集系统，该系统特别适用于雷达等设备中各种周期性信号的采集的具有商品化生产的潜力。     

卫星惯性组合定位设备中的数据采集单元设计

介绍了一种卫星/惯性组合导航系统中的数据采集单元的设计过程及其测试结果。系统以低功耗单片机MSP430为控制器,并通过18 bit 8通道同步数据采集芯片AD7609采集三通道加速度计输出,通过串口扩展芯片XR16V554接收三通道数字化光纤陀螺的输出数据,由单片机串口接收GPS接收机的输出数据。单片机将采集到的数据打包后,通过串口输出给导航计算机进行解算。测试表明：表征数据采集单元3个模/数转换通道量化噪声水平的1小时采样数据的1σ标准差最大值为1.76μg(@1 Hz),优于待测加速度计偏置稳定性(1小时采样数据的1σ标准差)为50μg(@1 Hz)的性能指标;数据采集单元同时能完成基于串口通信的陀螺输出信号、GPS接收机输出信号的接收及所有采集信号的正确传输。     

基于石墨烯的光控太赫兹调制器

研究了锗基单层石墨烯结构宽带光控太赫兹调制器。利用实验室搭建的太赫兹时域光谱系统,实验证明了在1 550 nm飞秒光泵浦下,该太赫兹调制器工作带宽为0.2~1.5 THz。当泵浦光功率从0增加到250 mW时,该太赫兹波调制器的平均透过率从40%下降到22%,平均吸收系数从19 cm-1增加到44 cm-1,在0.2~0.7 THz,调制深度均高于50%,最大调制深度为62%（0.38 THz）。实验结果表明,相比于纯锗基太赫兹调制器,单层石墨烯的引入能增强对太赫兹波的调制效果。