全极化微波辐射计中数字相关器的误差分析

全极化微波辐射计是测量目标微波辐射特性的被动式遥感器,它是在传统的微波辐射计基础之上对幅度、频率和相位等极化信息的全部提取技术。数字相关器是利用高速模数转换器以及可编程逻辑器件FPGA实现对水平和垂直通路信号量化处理和相关运算。相比模拟相关器,数字相关器有高带宽和避免受到直流干扰的优点,但是在量化过程中也引入了量化误差。分析了空间中心研制的数字相关型全极化微波辐射计系统中8 bit量化对量化前后相关系数的影响。通过确定合适的A/D量化阈值,确保数字相关器的误差对辐射计系统的影响最小,并通过建模仿真验证了分析结论的可靠性。结果表明项目研制的8 bit数字相关器的量化误差对系统误差的引入量是可以忽略的。     

数字闭环石英挠性加速度计量化误差分析与实验研究

数字闭环方案可以减小模拟伺服方案中A／D转换环节所引入的精度损失,而量化误差是影响数字闭环石英挠性加速度计系统精度的重要因素之一。介绍了数字闭环石英挠性加速度计检测系统的工作原理,讨论了AD,DA位数的选择依据,基于现有硬件检测电路,软件上采取AD,DA降位使用的方法分析量化误差对闭环系统精度的影响。搭建数字闭环实验系统,实验结果表明：在一定范围内,随着AD,DA位数的降低,量化误差影响增大,闭环系统精度降低,与理论分析相吻合,为数字闭环加速度计的精度改善提供必要的理论指导和实验基础。     

一种数字陀螺中∑-△ DAC的数字调制器设计和验证

采用单环级联分布式前馈结构(CIFF)设计并实现了一款三阶四比特量化的∑-△数字调制器.噪声传递函数通过局部反馈技术进行了零点优化,并且对各系数进行CSD (Canonical Signed Digit)编码优化.系统建模仿真结果得到SNDR为120.3 dB,有效位数(ENOB)为19.7位.针对多位量化适配问题,采用数据加权平均(DWA)算法对误差进行噪声整形,以减小失配引起的非线性误差.利用增加单元DAC的方法,对DWA算法进行改进,解决了其在直流或低频周期信号下会产生杂波的问题,并对其进行系统建模与仿真.最后利用FPGA验证了IDWA-DAC系统模型的正确性,这种结构能够有效提高动态范围,满足设计要求.     

高精度测频方法及其在四频激光陀螺中的应用

为了减小普通电子计数法测频时的±1量化误差,采用数字滤波来滤除量化噪声,设计了一种高精度测频电路.使用现场可编程逻辑阵列(FPGA)器件和VHDL语言设计了测频系统,对信号发生器所产生的标准信号的测量结果表明快速滤波基本消除了量化误差的影响,实现了高速、高精度测频.该方法具有等间隔测量的特点,已用于四频激光陀螺的测试研究.     

嵌入式自动变模控制的快速全数字锁相环

对如何提高嵌入式全数字锁相环的锁定速度进行了研究。应用MATLAB分析了影响锁相环快速锁定的主要因素。提出了一种具有高精度自动变模控制的快速全数字锁相环。它能够根据量化相位误差的大小，自动调节数字环路滤波器的模值，避免了环路在捕捉过程中出现连续的同向相位调整，减少了因相位超调所产生的振荡，从而提高了控制精度，进一步加快了锁定速度。经计算机仿真和硬件试验证实，该锁相环既可大大缩短捕捉时间，又能够大幅减少噪声对环路的干扰。     

船舶运动状态下风速风向测量补偿与数字仿真

为了研究船舶运动状态下的风速风向精确测量,设计了一种船舶风速风向动态测量及误差补偿的数字仿真系统。通过对船舶航行状态下的风速风向测量原理进行分析,建立了船舶平面运动的相对风速风向和真风风速风向的解算模型,并根据船舶空间运动的风速风向测量及其误差补偿算法,对船舶横摇、纵摇状态下的风速风向的动态测量和误差补偿进行了数字仿真。数字仿真结果表明,该方法能够消除船舶航行时的运动姿态对风速风向测量带来的影响,为船舶的操纵控制和航行安全提供了精确和可靠的风速风向数据信息。     

倒数字接收机中输入噪声的掩蔽效应用于A／D字长的选择

Ａ／Ｄ变换是全数字接收机中的重要环节。本文详细讨论和分析了Ａ／Ｄ量化噪声对系统性能的影响，并分析了输入噪声的掩蔽效应时Ａ／Ｄ字长选择的影响。     

数字储频及其性能分析

文章介绍了3种宽带数字储频的基本结构，分析了宽带数字储频的一个重要指标——量化噪声，根据输出信号频谱的杂散电平比较了三种结构的优劣。     

电化学断电流分析测量系统及其噪声消除

建立了由PC/XT兼容机和具有RS-232C串行通讯接口的Nicolet 40948数字示波器所组成的暂态分析测量系统,用断电流法测量了体系的暂态响应电位。从线性响应关系式出发,推导出时间常数个效和类型的初步判据;在测试中考虑了量化误差和噪声消除,并用实际体系进行了验证。     

基于FPGA的低零漂数字积分器

针对模拟积分器存在的零点漂移、非线性误差和电容泄漏等问题,通过对积分器实现的形式及误差的分析.设计了基于现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array)技术的低零漂数字积分器;主要思想是通过模拟开关切换将输入信号交替反向,再用FPGA将其还原累加,进而达到扣去噪声,减小零漂的目的;实验结果表明基于FPGA的数字积分器具有极低的零漂和较好的线性,适合于托卡马克装置放电实验中诊断信号的测量.     

直接数字频率合成中幅度量化误差分析

直接数字频率合成中，由于ＲＯＭ的数据位字长有限，因此存放在其中的正弦波幅值有量化误差，这个量化误差将在Ｄ／Ａ输出端产生杂散分量。本文把量化误差看作周期序列，对其在Ｄ／Ａ输出端产生的杂散分量平均功率进行了讨论，并分析了它的频谱特性。     

数据采集设备中的测量误差问题

现代测量很多都采用数字方式，数字本身的离散特性决定了在数据采集过程中存在一种模拟测量所没有的量化误差，但除了量化误差外还有多种其它因素导致测量不准确，在设计或应用这类系统时必须对此有清楚的认识。本文介绍几种误差产生的原因与纠正方法，可供中国测试工程师们在实际工作中参考。     

谐振式光纤陀螺全数字闭环方案

谐振式光纤陀螺是一种新型的惯性传感仪器,与传统机械陀螺和其他光学陀螺相比具有很多理论上的优势.数字信号处理电路的谐振式光纤陀螺全数字闭环是采用双频率数字锯齿波相位调制技术对光路进行了相应的调制和解调.对光信号中夹杂的大量白噪声以及数字信号处理中由于有限位数的A/D引入的量化噪声进行综合考虑,提出了用比信号带宽高很多的采样率对含有噪声的信号进行过采样,加上后续的数字信号处理,低位数A/D和高位数A/D的检测效果几乎一样.数字调制的精度影响了系统的精度,使用平均法用低位的D/A可以实现很大的调制动态范围.经过基于文中设计的数字系统的实验,得到了和理论仿真类似的解调曲线,证明了文中提出的数字闭环方案的可行性.     

PID调节的数字计算机实现

本文简要地讨论了PID调节在数字计算机上实现时所涉及的各种问题——离散方法、计算机字长的影响、采样间隔的选取、模/数与数/模转换的量化噪声及减少方法。     

RSF-1数字式电阻误差分选仪

<正> 一、概述 RSF-1数字式电阻误差分选仪是一种测量电阻相对误差及阻值的高精度数字式测量仪器。本仪器在设计时首先分析了国内生产的各种电阻误差分选仪的特点,确定了本仪器在小误差量程采用数字量的测量、在大误差量程采用通常的模拟量测量的设计思想,使得小误差量程完全消除了指针式仪表的读数误差,从而保证了测量的精确度。本仪器具有测量精度高、速     

基于FPGA的低噪声高保真数字水听器设计

为满足水下微弱声信号的检测需求,并针对现有水听器通带内灵敏度起伏较大的问题,设计了一款新型的集水声数据采集、传输、存储为一体的低噪声、高保真数字水听器。通过对关键器件的选型和电路设计实现了系统的低噪声、高采样精度和高动态范围。采用低功耗的FPGA作为逻辑控制芯片实现了水声信号的采集、传输和存储之间时序控制。基于FPGA并行结构和专用的硬件资源,运用数字均衡算法实现了通带内灵敏度的修正。实验测试表明,在不同的放大倍数下,数字水听器的采样误差均小于1%,在50kHz测量带宽内,带内噪声小于10μVrms,动态范围为118dB,综合性能优于现有的数字水听器,经数字均衡算法修正后水听器灵敏度基本维持在-191.5dB附近,浮动小于±0.8dB。     

基于无偏置项LSSVM的稳健在线过程建模方法

针对直接利用最小二乘支持向量机(LSSVM)对动态过程在线建模时预测精度易受过程输出测量值上的粗大误差和噪声影响的问题,在分析样本序列结构特征和噪声作用特征基础上,提出一种基于无偏置项LSSVM的稳健在线过程建模方法。该方法在每一预测周期中根据预测误差与设定阈值之间的关系来识别和恢复异常测量值、识别和修正含噪声测量值,从而降低样本中的噪声,使得出的LSSVM较好地跟踪过程的动态特性。这种在线过程建模方法具有稳健性,能减少输出值上粗大误差和高斯白噪声对LSSVM预测精度的影响,提高预测精度。数字仿真显示该方法的有效性和优越性。     

基于时间累加器的二阶ΔΣ时间数字转换器

提出以一个可获得高的分辨率和宽的信号带宽的二阶ΔΣ时间数字转换器(TDC),TDC基于门控环形振荡器型TDC并结合时间差加法器构成的时间累加器实现了二阶量化噪声整形。采用SMIC 28nm工艺设计,Spectre仿真结果表明,在1 M带宽内噪声底约为-82 d Bps~2/Hz,等效到50 Ms/s奈奎斯特率型TDC的分辨率约为2 ps,功耗取决于输入时间间隔,在测量间隔1ns时功耗约为1.19 mW。受到结构限制,这种类型时间数字转换器输入范围较小。     

高速ADC——动态非线性失真测量的谱平均方法

本文给出了考虑噪声和非线性时的 ACD 传输模型。推导出时域量化噪声对谐波影响的公式。同时指出谱平均方法可以明显地减小量化噪声对谐波分析的影响,提高动态非线性测量的灵敏度和精度。最后给出计算机模拟测试结果。     

传感器Q值对加速度计量化噪声的影响

高品质因数（Q）的加速度计因其具有较低的机械热噪声而适合高性能的振动检测,但Q值过高会带来接口电路的不稳定。为了充分利用传感器的特性优化Sigma．Delta（∑△）数字接口电路设计,通过分析加速度计的数字接口电路模型,验证了Q值的变化对数字量化噪声的影响,并且适当的Q值能降低数字接口电路基带内的量化噪声。设计和测试了基于三明治加速度计的PCB板级电路,测试结果表明：传感器的高Q特性会在基带引入一对共轭零点,抑制了基带内的量化噪声。