基于LabVIEW的PGC零差检测技术研究

相位生成载波(PGC)调制和解调技术是干涉型光纤传感器领域非常重要的信号处理技术。简要说明了相位生成载波的调制和解调原理,结合具体的公式推导过程对PGC-DCM解调算法和PGC-Arctan解调算法进行了详细的理论分析。利用LabVIEW软件编写了两种PGC解调过程的仿真程序,实现了对被测信号的解调。对比分析了两种解调结果,对PGC解调中的一些关键参数进行了讨论。该研究结果对于光纤干涉传感器的相位解调技术的改进具有参考价值。     

单相电流型多电平逆变器的CPS-SPWM技术

载波相移开关脉宽调制(CPS-SPWM)技术是一种优秀的开关调制策略,能够在较低的开关频率下实现等效高频载波的效果.通过分析一种单相电流型多电平逆变器的工作原理,提出了该类拓扑的载波相移SPWM技术.仿真和实验结果证明,采用载波相移SPWM进行调制,逆变器的输出电流中低次谐波基本消除,剩余谐波成分主要是载波频率的2nk(k为正整数)倍及其边带谐波.     

模拟调制系统的MATLAB仿真

调制在通信系统中的作用至关重要,通信的目的是传输信息,因而如何准确的传输信息是通信的一个重要目标。模拟调制是载频信号的幅度、频率或相位随着预传输的模拟输入信号的变化而相应的发生变化的调制方法。对模拟调制系统中的线性调制进行了仿真,从仿真结果来看,AM的调制效率较低,它的包络与m(t)的形状完全一样,DSB信号抑制了AM信号的载波分量,因此调制效率是100%,SSB信号只传输DSB信号中的一个边带,所以频谱最窄,效率最高。     

一种地面连续运行参考站实时质量控制算法

提出了一种适用于地面连续运行参考站(CORS)的实时数据质量控制算法,该算法充分利用地面连续运行参考站GPS卫星精密单点定位得到的载波相位观测量的验后相位残差时间序列,对监测站的多路径误差进行建模。通过设置一定高度角和水平角大小的格网,计算落入相应格网的载波相位观测量验后残差的均值与标准差,将所得均值与标准差作为地面连续运行参考站的载波相位观测量在该方向的多路径误差,并给出了其具体计算步骤。通过10个IGS监测站的实测数据仿真计算表明,该算法能够显著修正载波相位观测量中的多路径误差,当格网设为0.5°×0.5°时,经过多路径误差改正后的相位观测量残差的精度提高了大约30%。最后采用抗差估计,利用载波相位观测量验后残差格网的均值与标准差,对实时精密单点定位(PPP)的载波相位观测量进行质量控制。实测数据表明,在监测站数据存在粗差时,能够显著提高实时PPP的精度,大约提高39.7%。     

M-PSK突发通信测试中DFT内插载波盲估计算法研究

在宽带通信信号实时多域分析通用架构基础上,针对宽带M-PSK突发通信信号实时多域分析中的快速载波同步,提出了一种基于离散傅里叶变换(DFT)插值的载波频偏相偏联合估计算法.该算法根据最大似然估计理论,首先对定时同步后的被测信号进行非线性变换去除调制信息,然后利用DFT变换得到载波频偏相偏粗估计,最后通过线性内插改善估计精度,实现载波频偏和相偏的精确估计.仿真及实验结果表明:通过内插算法处理后,载波估计误差方差更加逼近克拉美-罗(Cramer-Rao bound)界.该算法可在不增加DFT变换点数情况下,提高DFr对频率和相位的分辨力.     

基于DDS技术与DSP Builder的2FSK设计与实现

DDS(直接数字合成)是一种新型的频率合成技术，很容易实现频率、相位和幅度的数控调制；2FSK(二进制移频键控)是利用二进制数字基带信号控制载波进行频谱变换的技术。介绍了DDS、2FSK的基本原理，还详细介绍了基于DDS技术、应用Altera公司推出的DSP Builder和QuartusⅡ软件用FPGA实现2FSK的方法。     

智能巡检系统中GPS定位方法的研究与改进

为了能使GPS应用于不同的场合,采用结合载波相位观测值和伪距观测值的相位平滑伪码伪距(carrier smoothed code,简称CSC)算法,并通过构造伪距观测值和载波相位观测值的组合观测值来探测周跳以改进算法。     

FBG微应变测量系统的相位解调技术研究

针对布拉格光纤光栅(FBG)微应变测量系统,在对FBG传感原理的分析基础上,结合M-Z干涉的相位生成载波(PGC)解调法,提出了测量系统的总体设计方案。基于本设计方案,进行了详细的光路设计、电路设计和软件设计,并针对PGC算法进行了仿真;搭建了测量系统实物,对光路重要参数进行了标定。仿真结果显示调制度C取5.3rad时信号具有较大幅值,且对于大于100Hz的传感信号具有较好解调效果。     

基于粒子滤波算法毫米波误差综合估计

5G毫米波通信因其高载波频率和速率而备受关注,成为了未来移动通信的研究热点。然而,在毫米波通信测试仪器设计中,通常采用多次倍频的方法为毫米波基波混频器提供毫米波本振,这个过程中附加产生的相位噪声、载波频率偏移和采样时钟偏移等误差,会造成系统解调指标恶化。为了解决这一问题,本文首次提出了一种基于粒子滤波算法的毫米波误差综合估计的方法,利用粒子滤波算法良好的鲁棒性和适应性,可一次性估计出相位噪声、载波频率偏移以及采样时钟偏移。通过仿真与实验分析,本文算法相较于传统PTRS相位噪声估计效果更好,EVM指标更优。并且本文所提算法已应用于国产5G毫米波基站综测仪中,在载波频率为28 GHz,带宽为400 MHz,调制方式为64QAM时,EVM指标可达到2.21%。     

啁啾光栅解调的FBG传感阵列系统研究

本文针对分布式Bragg光栅测量系统解调速度慢的问题,利用Bragg光栅在均匀啁啾光栅中产生时延的线性关系,提出负载波相位调制技术和啁啾光纤光栅相结合的方法,将波长变化转变为相位变化实现波长信号的解调.实验表明该解调方案有效可行,且可获得较高的测量精度和响应速度.     

采用相位调制方法的光纤干涉仪

为了实现小巧紧凑且使用灵活的大量程位移测量,提出了一种采用相位调制方法的光纤干涉仪。首先,介绍相位调制方法,分析内调制与外调制的特点,指出由于内调制的局限性,外调制更适于较大量程的位移测量。然后,用数学推导和MATLAB仿真对已有的位移解算算法中的反正切法与微分交叉相乘法进行分析,证明在毫米级量程的位移测量中反正切法优于微分交叉相乘法。最后,搭建了采用相位调制方法的光纤干涉仪,并进行了实验验证。实验结果表明:相比于微分交叉相乘法,反正切法更适用于毫米级以上量程的位移测量,基于相位调制的光纤干涉仪在毫米级步进运动中的相对误差最大为255.21nm,标准差为78.56nm,基本满足高精度大量程的位移测量需求。     

基于参数估计的光纤水听器解调系统研究

研究并实现了可工程应用的光纤水听器解调系统,采用相除查找表的PGC解调方案和逐步参数估计的参数提取方法.从理论上详细阐述了参数提取方法原理,并从实验上分析了该方法的稳定性和有效性.实验测试表明1倍频/2倍频相位延迟的提取精度优于5％.光强、伴生调幅和角度修正因子的估算精度分别达到0.5％,2.5％和5％,能够满足实际工程应用要求.所研制的光纤水听器解调系统解调结果谐波分量较少,失真小.相比于标准压电水昕器系统,具有很好的线性度.解调系统噪声本底达到- 90 dB/Hz@ 100 Hz和- 95 dB/Hz@1 kHz.10 h连续测试,SINAD方差小于1 dB,THD方差约为2 dB,表明系统具有较好的稳定性.上述技术指标,达到了目前工程应用要求.     

基于光纤-镜面干涉腔的光纤加速度计

设计、研制了一种基于光纤-镜面干涉腔的光纤加速度计.介绍了该加速度计的传感原理及弹性结构设计,并对其性能进行了实验测试.该加速度计用固定于圆网状弹性结构上的硅微反射镜与处理过的光纤端面构成光纤-镜面干涉腔来产生相位差随外界加速度改变的光干涉信号;采用相位生成载波技术通过对干涉信号的调制和解调实现对相位差的精确测定.应用...     

干涉测量低频水下声源频率的改进算法

为了实现低频段水下发生目标频率的准确识别,搭建了一套激光干涉测量系统。在相位生成载波解调技术的基础上,提出了一种改进的基于相位生成载波反正切算法的解调方式。在光学暗室下利用分立光学元件搭建了一套干涉实验系统,在参考光路引入水面波动作为高频载波,利用水表面漫反射的主反光与参考光干涉获得干涉信号。以相位生成载波解调技术的反正切算法为基础,引入高频载波信号的一倍和二倍正弦混频。通过功率比较的算法在两组正交信号当中筛选功率较强的一组进行解调,避免了载波初相位导致的正交信号消隐引起的解调失真。最后,在模拟的低频大幅度海浪扰动情况下进行了探测实验,取得了良好的解调效果。实验结果表明:水下声源的低频探测下限约为30 Hz;100Hz以上频段的频率探测精度优于1Hz。改进的反正切解调算法能够避免解调失真,具有很强的抗干扰能力。     

调制度测量中一种新的相移误差分析方法

通过相移技术获取调制度值的调制度三维测量法,不可避免地存在相移误差,从而降低测量精度。简述了调制度测量原理,分析了相移误差对调制度的影响,提出利用图像灰度值进行相移误差分析并进行误差补偿,以提高测量精度。实验以一平面石膏为测量对象,根据测量结果,验证了该方法的正确性和有效性,对采用相移技术的三维测量法具有重要的意义。     

液晶自适应光学系统中控制矩阵的精度分析和优化

为了提高自适应光学系统的校正精度，提出了一种新的通过改变测量响应矩阵时的调制波长来准确计算控制矩阵的方法。首先，测量去除平移项的前35项Zernike模式在不同调制波长下的实际光波位相调制曲线。然后，对每个调制波长，依次计算相对于原点的位相调制曲线，最终将找到一个与实际光波位相调制曲线斜率相差最小的位相调制曲线。其所对应的调制波长，就是测量响应矩阵时，在相应的Zernike模式下应该施加在液晶波前校正器上的调制波长。这样，对于35个Zernike模式，便可以找到35个调制波长。最后，对于每个Zernike模式即响应矩阵的每一列对相应的调制波长进行归一化，最终得到准确的控制矩阵。实验表明，用此方法后，液晶自适应光学系统的校正精度由73%提高到了95%以上。校正误差为常规方法的1/5，且此比例系数与系统的最大畸变补偿位相的大小无关。此方法极大地提高了液晶自适应光学系统的校正精度。     

波导式偏振调制测距系统

为消除体相位调制器工作过程中热效应对偏振调制测距精度的影响,提出了利用波导式相位调制器替代体相位调制器的全光纤波导式偏振调制测距方法.对波导式偏振调制测距系统进行原理分析,利用琼斯矩阵得出传输过程中测量光偏振态的变化规律,建立调制信号频率、偏振光强度与被测距离的函数关系.然后,进行了直波导相位调制器特性测试,验证其半波...     

三次相位调制参数对艾里光束的影响

从理论角度与实验角度研究了三次相位调制参数对艾里光束的影响。理论上分析说明三次相位对应的频谱为艾里光束,并引入三次相位调制参数a3以表征相位变化速率。实验上通过设定不同的三次相位调制参数,观察其对艾里光束的影响。结果表明,三次相位调制参数可以影响艾里光束的光瓣尺寸、光瓣间距以及能量分布等,并确定a3最佳值在2~4之间。     

相位激光测距试验系统的研究

介绍了相位激光测距试验系统,分析了相位激光测距的基本原理及系统试验方法,对系统进行激光调制频率试验,由显示器显示出调制波形。