涡旋光平衡探测系统转速测量精度与信噪比分析（特邀）

对于基于叠加态涡旋光和涡旋光零差探测等传统转速测量方式,光的远距离传输和发散等原因造成的信号光衰减会导致探测系统无法准确提取信号,而涡旋光平衡探测系统可以解决这一难题,但是以往的研究对该探测系统的精度和信噪比鲜有分析,这一定程度上限制了其工程化的进展。首先将零差探测系统作为对比项,通过分析不同转速下涡旋光平衡探测系统和零差探测系统测量精度的变化情况,证明了二者均可实现高精度测量,其次通过对比在不同信号光功率下二者的信噪比(SNR),发现了在测量微弱信号时涡旋光平衡探测系统具有明显优势;最后,通过分析不同本振光功率对信噪比造成的影响,揭示了平衡探测信噪比和本振光功率之间的关系,阐明了信噪比随本振光功率变化的原因。     

基于微波-光波纠缠信号增强卫星授时精度的研究

卫星授时技术受经典无线电信号测量精度限制，授时精度仅能够达到纳秒量级。本文提出一种基于微波-光波纠缠信号的卫星授时方案，通过腔电光力转换器将微波信号的远距离传输优势与光波信号单光子探测优势有效结合，并利用相共轭处理器解算相位差大小，从而计算出精确的时差信息。经过理论分析和仿真，证明了即使量子信号在低纠缠程度情况下，所提方案可将卫星授时精度提高至皮秒量级。     

一种利用双路相移布拉格光栅的快速微波频率测量方案

采用相移布拉格光栅设计了一种快速微波频率测量方案。通过在上下两支路配置具有不同陷波频率的相移布拉格光栅,再分别与激光源、相位调制器进行融合处理,利用光电探测器输出功率比与待测微波信号频率之间的映射关系建立幅度比较函数,进而实现微波频率测量。理论分析和仿真结果表明,通过调节激光源的载波频率,可改变微波频率的测量范围和测量精度;再结合大范围低精度频率测量和小范围高精度频率测量的两步测量法,可实现高精度的微波频率测量。该方案具有结构简单、测量精度高等优点。     

基于偏振调制器和单模光纤的微波瞬时频率测量研究

提出了一种基于偏振调制器(PolM)实现微波信号 的瞬时频率测量(IFM)方法并进行了实验验证。它采用PolM同时实现相位调制和强度调制, 利用1个光源和1段单模光纤(SMF)保持光路中功率稳定,通 过光纤的色散将微波信 号频率映射到功率上,最后经过光电探测器(PD)探测并计算出两路电信号的功率比。这个功 率比一一对应于输入的微 波信号频率,最终能够测得所输入的微波信号频率。实验结果表明,它不仅可以实现1～12GHz宽带范围 内IFM,测量精度可以达到0.2GHz,而且能够同时保证 所测量的微波信号频率的系统误差小,稳定度好。     

基于VSA的微波着陆模拟器角精度校准方法研究

随着矢量信号研究的不断深入和矢量信号分析仪器的广泛使用,基于微波着陆信号包括数字信号和模拟信号的特性,提出了矢量幅度误差与信噪比、相位噪声的数学关系,在微波着陆角精度分析基础上,通过测量模拟器输出信号相位噪声和数据信号 EVM 性能,计算扫描波束信噪比,实现模拟器不同输出信号角精度的标校。试验表明该方法简便、易行,满足微波着陆模拟器输出信号角精度的标校。     

圆光栅测角系统信号细分电路设计

为提高圆光栅传感器对角度进行数字测量的精度和分辨力,使其更加广泛方便的应用于航天、机器人控制等领域中,设计了圆光栅角度测量系统及其测角信号移相电阻链细分电路,其将测得的原始的光栅正余弦信号施加在电阻链两端,在电阻链的接点上得到幅值和相位各不相同的电信号,经整形、脉冲形成后就能在信号的一个周期内获得若干计数脉冲,实现信号细分。该系统可精确的测量大方位、大俯仰、小方位、小俯仰四个轴系的角度位置。     

微波测试系统中开关网络的设计与实现

设计了一种适用于地面站微波测试系统中的信号传输开关网络.基于开关网络的拓扑结构设计,不仅可实现测量仪表对被测系统多测试点和多路径的接入,还可通过测试电缆分组环接测量再用方程组求解的方法,实现测试电缆方便而精确的标校.另外,开关网络可通过局域网远程控制,并能方便地集成在整个测量系统中.实际测试结果表明,该开关网络的设计具...     

多路相差比对信号到达时间高精度测量技术

描述了一种通过多路数字相移和精确时钟相差比对实现对脉冲信号到达时间高精度测量的方法,其测量精度可以随多相时钟相位比对通道数的增加而进一步提高。实际测试表明,该方法可在不增加时间测量系统实时处理速率的情况下有效提高对信号到达时间的测量精度。     

太赫兹雷达散射截面测量研究进展

太赫兹雷达散射截面(RCS)测量技术是当前太赫兹重要的应用技术之一。利用太赫兹源,不仅可以测得目标太赫兹波段的RCS,还可以通过对缩比模型的RCS测量,获得微波波段全尺寸目标的RCS值。基于RCS定义及测量的一般要求,介绍了国外太赫兹RCS测量的主要成果;重点介绍三类测量装置及测量目标;给出部分代表性的测量结果。最后分析了利用飞秒激光器抽运晶体的太赫兹时域谱系统、CO2激光抽运太赫兹激光器的逆合成孔径雷达系统和信号合成器的相干探测系统在工作频率、待测目标尺寸和小型化等方面的特点。为我国太赫兹RCS测量技术的发展提供技术借鉴。     

基于加权最小二乘的合成孔径高度计重跟踪估计器设计与验证

重跟踪是提取高度计回波信号精确参数估计的重要步骤,现有的合成孔径雷达(SAR)高度计重跟踪估计器主要基于最小二乘法。该方法未考虑高度计各距离单元的统计特性不同对参数估计精度的影响,同时现有的加权最小二乘重跟踪估计器使用半解析模型,计算效率低,不利于应用于业务化。对此,该文利用合成孔径高度计解析化的合成孔径高度计研究与应用(SAMOSA)回波模型设计了新的加权方法,通过加权处理使高度计各距离单元的统计特性达到一致,进而提高了重跟踪估计器的测距和有效波高估计精度。该文利用Sentinel-3A卫星数据进行了验证,验证结果也表明了测距和有效波高这两个参数的估计精度均有提高:在2 m有效波高下,测距精度提高9%,有效波高精度提高了11%;在4 m有效波高下,测距精度提高13%,有效波高精度提高了20%。     

基于相位和强度调制的微波测频技术研究

为了更好地对微波信号进行频率测量，采用了一种基于相位调制和强度调制相结合的瞬时测频方法。一束连续波光源通过耦合器被分成两路，未知微波信号分别同时经过相位调制器和强度调制器从而对载波进行调制，之后进入两段长距离的单模光纤中。在光纤中由于色散引起的微波功率损耗的特点，可以获得单调变化的频率-幅度的映射关系，继而通过光电探测的微波信号输出功率比得到幅度比较函数；另外还分析与实现了测频范围与测频精确度的优化。结果表明，该方案结构简易，能够快速精准地测量出未知信号的频率，测量范围可以达到0.5GHz~53GHz，测量误差小于±200MHz。该方法可以有效地测量微波信号频率，可靠性强，适用范围广。     

Design and Development of Thermistor based Power Meter at 140 GHz Frequency Band

Design and development of thermistor based power meter at 140 gigahertz (GHz) frequency band have been presented. Power meter comprises power sensor, amplifier circuit and dialog based graphical user interface in visual C++ for the average power measurement. The output power level of a component or system is very critical design factor. Thus there was a need of a power meter for the development of millimeter wave components at 140 GHz frequency band. Power sensor has been designed and developed using NTC (Negative Temperature Coefficient) thermistors. The design aims at developing a direct, simple and inexpensive power meter that can be used to measure absolute power at 140 GHz frequency band. Due to absorption of 140 GHz frequencies, resistance of thermistor changes to a new value. This change in resistance of thermistor can be converted to a dc voltage change and amplified voltage change can be fed to computer through data acquisition card. Dialog based graphical user interface (GUI) has been developed in visual C++ language for average power measurement in dBm. WR6 standard rectangular waveguide is the input port for the sensor of power meter. Temperature compensation has been achieved. Moderate sensor return loss greater than 20 dB has been found over the frequency range 110 to 170 GHz. The response time of the power sensor is 10 second. Average power accuracy is better than ±0.25 dB within the power range from −10 to 10 dBm at 140 GHz frequency band.     

一种改进的基于频率选路的DWDM-ROF系统

设计了一个基于频率选路的DWDM-ROF系统。通过30 GHz射频信号驱动相位调制器,对4个间隔为100 GHz的光信道进行双边带调制,产生12个光信道。采用分插复用器将边带分成两组,一组边带分别加载2.5 Gb/s的数据,另一组不做任何变化,然后两路共同耦合进入下行光纤传输50 km,此方案最多可以解复用至6个基站分别接收毫米波信号后供天线发射,并且可以对任意信道进行选路复用。结果表明,通过4路的信道产生6路的毫米波信号,具有较高的频谱效率,同时系统信道间串扰对系统影响不大。     

Airborne imaging microwave radiometer. I. Radiometric analysis

The airborne imaging microwave radiometer (AIMR) was designed and built for regional scale sea ice mapping. It operates at 37 and 90 GHz (nominal), and collects radiance at two orthogonal polarizations from which one can compute horizontal and vertical polarizations. The sensitivity or precision (ΔT) of the radiometric data is on the order of 0.5-0.8 K for the 37 GHz channels and 0.8-1.5 for the 90 GHz channels. A detailed error analysis was conducted to assess the accuracy of the radiometric measurements. The error in the brightness temperatures of the original orthogonal polarizations channels was found to be on the order of 0.35-0.45 K for the 37 GHz channel and 0.55-0.65 K for the 90 GHz channel. The polarization conversion introduces additional errors and these are analyzed and computed for the LIMEX-89 data. The total error due to both calibration and polarization conversion for incidence angles greater than 20° is on the order of 0.65-0.70 K for 37 GHz and 0.75-0.85 K for 90 GHz. For incidence angles between 10° and 20° the error can be up to 1.5 K. As the incidence angle approaches zero the distinction between horizontal and vertical polarization breaks down and the error approaches infinity     

高精度超声波微压差测量仪设计

微压差和微压力的高精度测量是一个难点。文中提出了一种采用U型管微压计原理、结构简单、可靠性高、成本低、测量精度大大提高的新型微压计,即高精度超声波微压差测量仪,介绍了超声波进行微小压力测量的原理,以及部分硬件结构设计和软件设计。该测量仪测量分辨率可达0.024 mmH2O,在科研、加工和生产等领域具有广泛的应用前景。     

Precision DSN radiometer systems: impact on microwave calibrations

The NASA Deep Space Network (DSN) has a long history of providing large parabolic dish antennas with precision surfaces, low-loss feeds, and ultra-low noise amplifiers for deep-space telecommunications. To realize the benefits of high sensitivity, it is important that receiving systems are accurately calibrated and monitored to maintain peak performance. A method is described to measure system performance and to calibrate the receiving system using procedures, software, and commercial instruments that are easy to implement and efficient to use. The utility of the measurement procedures and the precision of the receiver calibration technique were demonstrated by performing tests at Ka-band (32 and 33.68 GHz) frequencies at Goldstone on a 34-m beam-waveguide antenna. Observations of multiple calibration radio sources are used to measure the dependence of antenna gain and system noise temperature on source elevation and derive the performance parameters. The experimental results described illustrate some of the ways that receiving system nonlinearity can negatively impact system performance. A simple radiometer calibration technique and analysis provide quantitative information that enables the system engineer to adjust and linearize the receiving system. When that is not practical, the experimenter or the operator can apply connection coefficients to the measured values of system noise temperature and thereby compensate for the receiving system nonlinearity     

噪声系数测试仪的原理及毫米波扩频测试技术

Agilent 8970B噪声系数测试仪是低噪声、高灵敏度接收机,与Agilent 8971C扩频装置、本振一起使用,可以将测试频率扩展到26.5 GHz.介绍了其原理及测试方法,该方法通过外加变频器将频率扩展到毫米波(40 GHz),实现了毫米波组件的噪声系数测量,并且对该毫米波系统噪声系数进行了测量结果不确定度分析,噪声系数测量不确定度为0.55 dB.噪声系数测量不确定度与被测件的噪声系数及输入、输出驻波比关系密切,因此在工作中对仪器的选择,连接件的连接显得至关重要.对毫米波噪声系数测量系统进行了大量测试,很好地满足了毫米波噪声系数的测试需要.     

便携式峰值功率分析仪核心设计

介绍了峰值功率分析仪的基本结构、主要模块的设计以及实现,论述了微波信号处理、信号峰值检波、信号采样和数据处理、测频以及频响误差补偿技术与校准、系统软件实现原理.提出了一种便携式峰值功率分析仪的设计方案.按照该方案设计的便携式峰值功率分析仪实现了对射频信号功率的准确快速测量.     

基于DSP和FPGA的CAN总线监视系统设计

为了对某武器系统各个节点传输的CAN总线数据进行实时监测与精确采集,设计了基于DSP和FPGA的CAN总线监视系统。该系统采用CAN2.0B协议,用以对两路CAN总线数据进行实时监测与采集。试验结果表明,该系统可在1000kb/s下正常运行,具有很好的实时性,并且抗干扰能力强,能够精确测量与采集该武器系统的各项参数,在实际中取得了很好的应用。     

一种声呐脉冲参数的实时测量技术

为了实时测量水中声呐脉冲信号的各项参数，开发了一种高精度、自动化的声呐脉冲参数测量技术。该技术采用程控增益控制对大动态范围的输入信号进行压缩，能实时测量输入声呐脉冲信号的幅度、脉宽和周期，以及单频脉冲的频率，并可通过上位工控机显示并保存测量结果。系统通过水池调试、水库试验，证实该技术动态范围大、抗干扰能力强、对弱信号具有检测能力强、测量精度高等特点。