时间调制阵列天线的非理想波形调制研究

针对时间调制阵列天线中射频开关的非理想特性,开展了多种波形调制下的谐波特性研究. 首先,推导了非对称梯形波/升余弦波周期调制的傅里叶系数,分析两种调制波的非对称性对各次谐波的幅度、相位和能量占比的影响;在此基础上,通过实验获得了一组实验调制波,并运用三角函数多项式拟合真实调制波形的上升沿与下降沿;最后,讨论了各种波调制与实测谐波分量的差异性. 结果表明,与已有调制波相比,本文所提出的非对称梯形波、非对称升余弦波和拟合波的调制更接近真实波调制.     

基于改进差分进化算法的时间调制阵列多波束优化形成

提出了一种基于时间调制阵列的数字多波束形成方法。时间调制阵列会产生基波分量和各次谐波分量,通过调整各个单元的控制时序,实现谐波分量的幅度和相位综合,可以在正负第一次谐波处实现期望方向的波束形成。同时采用改进差分进化算法来优化控制时序,进一步降低最大旁瓣电平,实现两个指向不同的数字波束的设计。最后通过与时间调制阵列波束形成和基于基本差分进化算法的时间调制阵列波束形成对比,验证了该算法在数字多波束形成中的可行性和有效性。     

基于全相位FFT的稳健型时间调制阵列测向

基于谐波特征分析的时间调制阵列测向方法的正确性与精度严重依赖接收谐波的估计精度. 传统的离散傅里叶变换(discrete Fourier transform, DFT)或快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)在估计谐波的幅相时,由于信号频率通常偏离采样频率的整数倍,会形成栅栏效应,从而引起基于谐波特征分析的时间调制阵列测向的精度降低甚至失效. 针对该问题,本文将全相位FFT引入二单元时间调制阵列接收谐波的分析中,通过提升谐波幅相估计的鲁棒性来提升时间调制阵列测向方法的稳健性. 仿真结果表明,当信号的载频为频谱分辨率的任意小数倍时,提出的全相位FFT时间调制阵列测向方法均能正确测向,且随着信噪比的增加,测向均方根误差收敛至0. 本文工作提升了基于谐波特征分析的单通道时间调制阵列测向方法的稳定性。     

干涉式光纤陀螺系统Serrodyne调制误差分析

本文首先针对实现闭环光纤陀螺系统相位零化技术的Ｓｅｒｒｏｄｙｎｅ调制理论进行了详细分析，通过对实际Ｓｅｒｒｏｄｙｎｅ调制分析得出因回扫时间的延迟产生周期性反对称毛刺是导致调制失真的因素，运用 Ｆｏｕｒｉｅｒ Ａｎｇｉｅｒ Ｂｅｓｓｅｌ级数对误差信号各次谐波分解得出低次谐波分量在误差信号中占主导作用，并提出减小调制误差的方法。     

基于2比特结构的时间调制模块小型化设计

针对时间调制阵列中调制模块的小型化问题,采用多层板结构,将模块中开关的谐振单元和偏置电路以及射频信号电路放置在不同层,并通过类同轴耦合线和缺陷地等不同的技术措施结合,解决了不同射频通道之间的幅相不平衡以及谐振等问题,在实现小型化的同时兼顾了电性能. 据此设计了2比特结构的时间调制模块,该模块工作频段为14.2～16.4 GHz,尺寸为1.2λ×0.96λ@15.3 GHz,相邻状态相移为90°±5°,幅度差为±0.5 dB. 在载波频率为15.3 GHz、调制频率为1 MHz时可达到34 dB谐波抑制,最大信号带宽则可达200 MHz,验证了本文设计方法的有效性.     

星上双频段多通道微波光子链路传输性能的优化研究

利用星上微波光子技术,将多个频段微波信号调 制到光域,可解决数据在星上的高 速处理和星间远距离传输等问题。当多频段微波信号进行 光学调制时,交调失真是影响星上多频段微波信号光域传输性能的重要因素。研究了星上双 频段、每个频段内2信道的微波信号光学调制方法,分别推导了Ku、Ka波段微波信号的输出 信号噪声失真比(SNDR)和无杂散动态范围(SFDR)表达式,分析了 各次谐波和各阶交调失真分量对链路性能 的影响,获得了保证链路输出SNDR最优的最佳直流偏置相位和调制系 数。利用OptiSystem软件建立了仿真模型,并进行了仿真验证。研究结果表明 ,Ku 频段中非线性交调分量包括自频段三阶交调(IMD3)分量、频段间IMD3分量 和频段间二阶交调(IMD2)分量;Ka频段中非线性交调分量包括自频段IMD3分量、Ku频段IMD2分量、Ku频段二次谐波(HD2)分量以及频段间IMD3分量。对于Ku频 段信号,当调制系数和直流偏置相位分别为0.17和0.535π时,SNDR取得最优值21.50dB;对于Ka频段信号,调制系数和直流偏置相 位分别为0.22和0.525π时,SND R取得最优值15.32dB。     

基于多频相位调制的光学单边带调制器研究

提出了一种基于多频相位调制技术实现光学单边 带调制信号产生的新型方案。当含有基频和谐波成分的多频调制信号施加到Mach-Zehnder( MZ)电光调制器上时,若驱动信号波 形选取合适,可使调制后的光信号功率集中在边带谱的一个频率成分上,其它频率成分被抑 制, 从而获得光学单边带调制信号的输出。以十频相位调制为例,计算了与之对应的光学单边带 调 制信号的光谱结构,其中信号能量利用率近88%,载波抑制比大于24dB,边频抑制比大于18 d B, 从理论上证明了本文所述方案的可行性。进一步的仿真结果显示,随着驱动信号谐波数的增 加, 载波抑制比、边频抑制比和信号能量利用率均逐渐增大。可见,为了获得优质的光学单边带 调 制信号,应在实际条件允许的情况下使用尽可能多的调制频率。此方案能量利用率相对较高 , 仅用到了一级商用MZ相位调制器,方案结构简单,是一种产生光学单边带调制信号的有效途 径。     

相位调制非线性对开环光纤陀螺工作点测量与信号解调的影响

在全光纤开环光纤陀螺中，利用压电陶瓷调制器可以为光纤陀螺提供互易性正弦相位偏置，但相位调制中的寄生非线性会对陀螺测量产生影响。从理论上给出了二倍频非线性相位调制情况下开环光纤陀螺输出信号的一、二、四次谐波表达式，分析了相位调制非线性对陀螺工作点测量与信号解调的影响，实验验证了相关结果。实验结果与理论分析表明在陀螺应用中必须采取措施抑制非线性相位调制的幅度。     

2比特时间调制阵列的非理想特性建模研究

针对时间调制阵列存在的仿真与实际性能偏差问题,提出了一个考虑非理想特性的2比特时间调制阵列模型. 这一模型全面考虑了射频开关的瞬态切换、波束形成网络的幅相不平衡,以及天线的单元互耦、边缘效应、极化纯度等多种非理想特性,能够模拟实际的时间调制脉冲,进而准确分析2比特时间调制阵列的辐射性能. 一款Ku波段的2比特时间调制阵列样机验证了模型的有效性. 仿真和测试结果表明,相比理想模型,提出的非理想模型在计算副瓣电平、交叉极化电平、增益损失等方面都具有更高的准确性. 这一模型为分析实际2比特时间调制阵列的辐射性能提供了一种可靠的技术手段.     

多级平滑化CDMA系统技术研究

为了提高码分多址(CDMA)系统的频谱利用效率,介绍了平滑相位的π/4差动正交相移键控(DQPSK)调制技术和平滑化Walsh码扩谱调制技术.仿真结果表明,多级平滑化调制技术能够大幅度降低系统输出的谐波分量,压缩频带宽度,提高系统的频谱利用效率.     

一种红外气体检测中谐波信号锁相放大器的设计

基于波长调制光谱技术,本文设计了一种采用键控法进行相敏检测的二次谐波信号锁相放大器。与传统相敏检测方法相比,键控法相敏检测简化了电路的设计,降低锁相放大器的成本。本文利用MATLAB软件对设计搭建了仿真模型,包括带通滤波器、相敏检测器、低通滤波器等部分。通过对模型进行仿真验证了该设计,在二次谐波信号幅度为01 V,高斯带限白噪声方差为10时,输出最大误差在2以内,且具有良好的线性度。通过仿真表明该方法能够用于气体浓度检测,且方法简单,性价比高。     

基于时间调制的单通道多基线相位干涉仪测向

基于时间调制理论,提出了一种单通道框架下的多基线相位干涉仪测向方法,其克服了传统相位干涉需要多个射频通道带来的系统复杂度高以及通道幅相不一致性问题.所提方法利用单刀多掷开关周期性接通多基线相位干涉的各天线单元,并从接收信号产生的谐波特征中同时估计多组基线产生的相位差.首先分析传统多基线相位干涉仪测向存在的局限性,然后提出基于时间调制的单通道多基线相位测量方法,最后结合2～8GHz宽带测向需求,设计四基线相位干涉仪并进行仿真.仿真结果显示,在2～8 GHz范围内,测向误差能达到0.1°以内,证明了本文方法的有效性.     

基于阶梯波形的高效时间调制多波束天线

时间调制阵列(time-modulated array, TMA)可产生不同指向的边带多波束，但存在效率低、波束幅度一致性差等缺陷. 本文基于阶梯波形提出了一种低成本高效率的时间调制边带多波束实现方法. 首先根据任意多波束空间覆盖需求得到TMA的频谱和时域波形，然后基于数控衰减器和0/π移相器的硬件特性实现对理论调制波形的拟合，最终通过阶梯波形优化抑制无用边带功率和边带波动，实现稳定高效的多波束扫描. 以8单元TMA为例实现基频、±1、±2次边带对应的5边带，通过调整数控衰减器的衰减步进值寻求调制波形最优解，最终仿真结果显示边带电平抑制在?31.20 dB，工作边带功率波动仅为0.68 dB. 该多波束时间调制天线具有成本低、效率高、波束幅度一致性好、无用边带抑制度高等优点，提升了时间调制技术在多波束天线领域的应用价值.     

一种基于电荷泵锁相环的高精度数字移相方法

移相器是相控阵雷达的核心器件,随着工作频率的逐步提升,传统移相器的插入损耗和相位控制误差恶化严重,导致额外增加的功耗及波束性能变差.本文基于电荷泵锁相环（Charge Pump Phase-Locked Loop,CP-PLL）开展了高精度数字移相方法的研究.在分析CP-PLL相位数学模型与移相机理的基础上,提出了通过数控电流源的方法实现对输出信号相位的精确控制,建立电路模型开展仿真分析,并设计了实验电路模块,通过仿真和实测的对比验证了该方法的有效性和精确性,实现了移相步进优于1°,移相精度优于移相值的10%.该CP-PLL可通过作为本振信号或直接产生发射信号应用于相控阵雷达系统中,具有精度高、功耗低、易集成等特点,从而取代移相器,有效提升相控阵雷达的性能.     

On feasibility of a multiplier-less phase-shifting scheme for digital phase modulation and its VLSI implementation

In this paper, a multiplier-less phase-shifting scheme for digital phase modulation is proposed and its implemantation for very large-scale integration (VLSI) is examined. The abrupt phase shift of carrier waveform, required after each data transition in digital phase-modulation scheme, is realized by incrementing the frequency of a voltage-controlled oscillator (VCO) for a short duration, immediately following the data transition. The momentary increase in VCO frequency is realized by feeding the VCO with narrow control pulses, derived from the baseband data stream using a simple supporting circuit. This work currently deals with the VLSI design for binary phase-shift keying (BPSK). However, the underlying concept is generic and hence capable of implementing other digital phase-modulation schemes, such as, quadrature PSK (QPSK), quadrature amplitude modulation (QAM) etc, with a programmable control circuit for the VCO. Thus, the proposed multiplier-less phase-shifting scheme can find useful application in broadband wireless networks employing adaptive modulation schemes.     

集电极调幅电路仿真分析

集电极调幅是基于丙类谐振功率放大器实现调幅。利用LTspice软件对集电极调幅电路进行可视化仿真分析。首先设置合理电路参数,通过集电极电流是否凹陷判断丙类谐振功率放大器的三种工作状态;然后在过压状态下加载调制信号获得输出调幅信号;最后分析了影响输出调幅信号的因素及原因。通过仿真实验,可以形象、直观展示电路仿真结果,增强对调幅信号及信号失真的感性认识和电路性能的参数调试方法,加深对基本原理的理解。     

调制相位差对TDLAS信噪比的影响

用可调谐二极管激光吸收光谱技术检测气体时,不同的调制相位差结果不同。为了提高谐波检测灵敏度,采用同时考虑频率调制与振幅调制的方法分析和提取二次谐波信号,推导了相位差与二次谐波信号光电流和残余幅度调制噪声光电流的函数关系表达式,通过模拟实验分别取得了二次谐波信号和残余幅度调制噪声随相位差的变化趋势,并重点分析了相位差对信噪比的影响。结果表明,振幅调整和频率调制之间的相位差对信噪比的影响很大,与典型值/2时相比,最大降幅为59.18%;调制相位差是继残余幅度调制之外,影响信噪比的一个重要因素。     

High frequency current mode oscillator employing fTintegration technique

A low distortion high frequency oscillator is described, which is a development of the recently proposed f_T-integrator, in which an amplitude control circuit is embedded inside the integrator. Simulation results suggest that, for the oscillation range 1-2.6 GHz, the total harmonic distortion (THD) of the output current signal is well below 0.5% for the output current level at 50% modulation depth (peak-to-peak). The phase noise of the oscillator is simulated to be -72 dBc/Hz at 1 MHz offset for 1% THD output current