基于FPGA的GHz宽带中频数字采集系统的设计

针对大带宽复杂电磁信号的测试分析,介绍了一种基于FPGA的GHz带宽中频数字采集系统的设计,论述了系统的硬件总体设计和信号处理算法设计方案。采集系统ADC以1.6GHz采样率对中频信号进行采样,然后通过FPGA进行数字信号处理,通过对传统多相滤波算法的改进,设计了FPGA的高速大带宽信号的数字滤波方案,并采用多路并行处理的方法设计了高速数字正交混频算法,实现了最大为640 MHz的分析带宽和带内多路信号分析的功能。     

基于形态学的暂态电能质量扰动检测

针对扰动检测过程中存在的脉冲噪声和白噪声影响暂态电能质量信息准确提取的问题,文章设计了一种基于LMS的多结构复合形态滤波算法,该算法具有在保留信号的有效成分的基础上最大限度地滤除噪声的功能。文章使用电压暂降、电压暂升、电压中断等对所提方法进行了仿真实验。仿真结果表明,基于LMS的多结构复合滤波算法得到的信噪比是多结构自适应复合滤波算法的1.01倍左右,是小波变换的1.1倍左右,即该算法能有效地滤除暂态电能质量扰动分析中的随机噪声和脉冲噪声;而且,该算法可较好地保持扰动信号的形状和特征。     

基于LabVIEW的噪声产生技术研究

对基于LabVIEW的噪声产生技术进行了研究和探讨,并给出了该技术的一种实现方法.首先用LabVIEW建立了白噪声模型,并对用m序列实现的白噪声进行了原理分析和建模过程描述,然后在此基础上对加噪信号的建模过程进行了介绍.最后给出了一种利用任意波形发生器把LabVIEW产生的噪声信号物理实现的技术方法.给出了使用LabVIEW产生的噪声仿真数据和实际测量结果,结果表明该噪声产生技术能有效的产生出测试所需的各种噪声.     

多通道宽带数字接收机的设计与实现

宽带数字接收机主要应用于软件无线电的实现和电子战中。本文介绍了多通道宽带数字接收机的主要用途,详细阐述了该接收机的设计原理和硬件架构,并为实际工程需要设计了算法和程序,对多路输入信号进行了测试,试验表明该接收机性能可以满足实际工程需要。     

基于高阶累积量与ESPRIT算法的功率振荡检测方法

电力系统实测信号在传输的过程中可能出现异常数据,且包含大量的高斯白噪声和高斯有色噪声,对功率振荡检测结果的精确性产生了较大的影响.为实现功率振荡信号的准确检测,对信号预处理方法进行了改进,采用七点二阶算法前推差分公式对异常数据进行识别,并进行了补正、滤波和去直流处理.进一步地,将原始信号用四阶累积量代替,并使用旋转不变技术信号参数估计(Estimating Signal Parameter via Rotational Invariance Techniques,ESPRIT)算法进行辨识,实现对功率振荡信号的精准检测.仿真结果表明,相比于直接使用ESPRIT算法,所提出的改进检测方法可以有效地消除异常数据、高斯白噪声和有色噪声对信号分析的影响,从而更为准确地辨识出系统中的振荡信息.     

基于GPU的卫星信号信道化并行设计与实现

针对军事信息侦察中卫星接收系统信号处理速度慢的问题,设计了一种基于GPU的卫星信号信道化方案。利用数字下变频级联多相信道化来提高子信道带宽位置的灵活性;设计二维Block复用输入数据以并行处理多路下变频过程;基于共享内存设计多相滤波内核完成72路信道化中的加权叠加运算。CUDA环境下使用NVIDIA RTX 2060和Intel(R) Core(TM) i5-6400的测试结果表明,本设计并行处理4路75M实信号的288路信道化耗时4.51s,相较于单CPU处理的加速比高达40.27倍,极大的提高了侦察卫星接收端的处理速度。     

GIS局部放电包络信号噪声抑制的小波方法

基于超高频包络检波的GIS局部放电检测系统采样得到的超高频局部放电包络信号中含有噪声。笔者分析了检测系统测量过程中可能混入的几种噪声,通过截取没有局部放电的采样信号进行频谱计算,理论与实测分析结果均表明,包络检波后信号中的噪声主要是白噪声。基于小波变换的滤波算法对白噪声有很好的抑制效果,文中在对小波变换原理进行简要分析的基础上,提出了改进阈值的小波滤波算法,仿真及实测信号的滤波结果证实了该改进算法的有效性。     

基于模糊滤波和Prony算法的低频振荡模式在线辨识方法

考虑到Prony算法对输入信号要求较高、对分析数据的噪声非常敏感，提出一种模糊滤波和Prony算法相结合的电力系统在线低频振荡模式的辨识方法。该方法以广域测量信号作为输入，通过简单的模糊逻辑推理快速对输入信号进行滤波，利用Prony算法对滤波后的数字信号进行分析后在线获得电力系统低频振荡的模式。以华中电网支路302245上的有功功率振荡分析为例，通过对模糊滤波前后的输入信号进行比较以及对传统Prony算法和考虑模糊滤波的Prony算法分别进行低频振荡模式辨识的比较，表明了前置滤波的重要性以及所提出的方法能相对精确地进行振荡模式辨识，验证了其有效性。     

基于相关性的二级检测图像滤波算法

为了准确检测图像中的椒盐噪声并滤除,提出了一种基于相关性的二级检测图像滤波算法.该算法根据椒盐噪声的特点,确定了准噪声点的范围;根据信号局部相关性,准确地分离出信号点和噪声点,对噪声点,取滤波窗口内的信号点的中值进行滤波.试验结果表明:该算法对椒盐噪声有很好的抑制作用.     

一种改进的罗兰C信号联合去噪方法

模拟滤波器精度低,去噪能力较差。为了能够有效去噪,提出了多尺度阈值与FIR滤波联合去噪的方法。利用该方法,在改进阈值算法下对实际采集的罗兰C信号进行了仿真分析与比较。结果表明,改进的阈值算法能够更好的反映小波分解系数细节部分的动态变化,提出的联合去噪方法能够有效滤除噪声,对罗兰C接收机的数字化设计具有重要参考价值。     

The application of multi-rate digital signal processing techniquesto the measurement of power system harmonic levels

The concepts of filtering and sampling power system voltage and current signals for harmonic analysis using the fast Fourier transform (FFT) algorithm are introduced. The application of a multirate digital signal processing technique to harmonic analysis is then discussed, and the design of a polyphase decimation finite-impulse response (FIR) filter, for use as an antialiasing filter in oversampling applications, is covered. The implementation of this filter in conjunction with an FFT by a digital signal processor is described, and results of timing tests on the algorithms are presented. The instrument used to implement these techniques is an advanced data acquisition and parallel processing system aimed specifically at continuous real-time power system signal monitoring     

基于DSP的FIR滤波器的设计与实现

详细介绍了一种以DSP为核心的FIR低通滤波器的设计方法。首先利用MATLAB中的辅助设计工具FDATool设计出符合要求的FIR低通滤波器,对它进行模拟仿真得到FIR滤波器的单位冲激响应参数,然后采用线性缓冲区和带移位的双操作数寻址方式在TMS320VC5509A DSP芯片上实现一个混合输入信号的低通滤波。实验结果表明,利用该方法所设计的FIR滤波器满足所要求的性能指标。     

基于复合结构元素的新型自适应形态滤波器设计

针对电力系统信号采集中常见的噪声干扰问题,提出一种使用复合结构元素的自适应形态学滤波器。这种滤波器融合两种及以上结构元素作为复合结构元素,统计分析输入信号与拟输出滤波信号之间的滤波误差,寻找复合结构元素的整体最优尺度,从而优化滤波效果。根据滤波误差极大值原理,调整组成复合结构元素的两种元素的参数占比,进一步优化,可得最优滤波使用的复合结构元素。仿真实验对包含随机白噪声的电力信号进行自适应滤波,结果表明,在面向随机噪声时,所提出的自适应滤波器能够准确寻求到最优结构元素,滤波性能优于使用单一结构元素的传统形态滤波器,具有良好的应用前景。     

Frequency estimation by demodulation of two complex signals

This paper presents a method for frequency estimation in a power system by demodulation of two complex signals. In power system analysis, the αβ-transform is used to convert three phase quantities to a complex quantity where the real part is the in-phase component and the imaginary part is the quadrature component. This complex signal is demodulated with a known complex phasor rotating in opposite direction to the input. The advantage of this method is that the demodulation does not introduce a double frequency component. For signals with high signal to noise ratio, the filtering demand for the double frequency component can often limit the speed of the frequency estimator. Hence, the method can improve fast frequency estimation of signals with good noise properties. The method loses its benefits for noisy signals, where the filter design is governed by the demand to filter harmonics and white noise. The method has been previously published, but not explored to its potential. The paper presents four examples to illustrate the strengths and weaknesses of the method     

基于并行NCO的宽带数字下变频器

为了解决当前数字下变频器对硬件处理速度要求过高的问题,设计了一种基于并行NCO的宽带数字下变频器,将并行处理与多相滤波相结合,可以大大降低对处理速度的要求,有效解决数字信号处理的瓶颈问题。仿真结果表明,该宽带数字下变频器成功实现了对数字中频信号的下变频、滤波抽取等功能,输出结果正确,可实现宽带接收处理。     

A new characteristics-variable two-input/output filter in D-module-designs, realizations, and equivalence

This paper proposes a new nth order two-input/output filter in module for two-phase signal processing. The filter can make the distinction between positive and negative frequencies of two-phase signals and can allow for processing of the signals based on frequency polarity. The filter can also change dynamically its filtering characteristics by simply injecting a shift signal to the filter. The filtering effects equivalent to ones by parallel-arranged filters with vector rotators can be obtained, but in a much simpler manner. Unified analyses about attractive general properties of the proposed filter are given for easy designs and realizations as well. Effectiveness of the analyses and usefulness of the filter are examined and confirmed through numerical experiments. The proposed two-input/output filter in the module has potential usefulness in a variety of polyphase signal filtering applications, including three-phase power systems with active filtering function and sensorless vector controls of three-phase AC motors.     

相位噪声测量中环路滤波器研究与实现

环路滤波器是鉴相法测量相位噪声系统中决定相位噪声提取性能的重要部件,采用数字实现方法时,测量系统分析带宽和锁相环路工作要求决定了该滤波器为极窄带宽滤波器。针对高性能极窄带宽的设计要求,通过理论分析,提出了适用于相位噪声测量系统的分级多相抽取数字滤波器结构。该结构采用了多级抽取、多相结构、存储器优化、乘法器优化等改进方法。论文中对优化后的滤波器结构与现有滤波器实现结构分别在FPGA中进行实现。通过比较两者实验结果,给出的极窄带宽滤波器分级多相实现结构在达到系统指标要求的条件下,占用资源为传统结构的33．8％,计算量为传统结构的54．5％。     

数字滤波器在位标器章动频率测试系统中的运用

通过对位标器章动频率测试的混合信号进行频谱分析,针对频谱渐变的章动信号中的过强干扰信号的问题分别用陷波滤波法和窗函数法设计数字滤波器,比较2种滤波器信号处理后的通带纹波,阻带衰减与过渡频带等滤波器参数。本文首先对章动测试信号滤波器进行仿真,最后在工控机上实现。实验结果表明,FIR滤波器具有参数易于调整,稳定性好等优点,相对于IIR陷波滤波器避免了低频噪声滤除不全,影响最终测量结果精度的缺点,滤波性能更优,很好地实现了信号的实时滤波。     

基于ARM的上下频率可调FIR滤波器设计与仿真

在脑电信号的检测处理过程中,信号滤波是重要工作之一。结合ARM及软件仿真的特点,提出一种综合使用MATLAB和EVC软件在ARM上实现上下频率可调FIR滤波器的设计方法。先用MATLAB软件设计出满足性能要求的滤波器参数,然后在ARM中进行滤波算法的C++语言编程,再在EVC软件中进行仿真实验。实验结果表明,该滤波器各项性能良好,对实际系统设计具有较好参考意义,能够满足脑电信号采集系统信号预处理的要求。