高阶QAM实时多域分析联合载波同步算法研究

在宽带通信信号实时多域分析通用架构基础上,针对宽带高阶QAM通信信号实时多域分析,提出了一种面向测试的高精度快速联合载波同步算法.该算法采用基于离散傅里叶变换(DFT)的载波频偏盲估计算法和改进的双模载波同步环路,并引入频谱滑动平均、输出跟踪保持和环路参数自动调节等处理机制, 可在极大频偏条件下快速实现载波相位精确跟踪.研究表明:在实时分析带宽为20 MHz的条件下,采用该算法对码率为6.4 MSps的宽带256QAM信号进行实时多域分析.载波同步的最大频偏捕获范围能够达到±10 MHz;载波频偏盲估计精度较以前算法提高了5倍;载波恢复环路能够在大约1 800个符号周期内锁定,并实现载波相位精确同步.     

基于软件无线电的RFID解调方法研究

提出了一种基于软件无线电的RFID解调方法。该方法采用非相干解调技术实现了RFID调制信号的解调。与相干解调技术相比,该方法具有原理简单,在解调过程中无需恢复载波等优点。仿真结果表明,该方法对2ASK和2FSK信号达到很好的解调效果。     

网络式仪器总线同步协议的精确时间戳生成方法的研究

网络式仪器总线是一种基于M-LVDS技术的面向仪器应用的多主式仪器总线。由于仪器应用中对实时性的要求很高,基于IEEE-1588时间同步协议实现了网络式仪器总线的时间同步机制。为了获得更高的同步精度,设计了一种物理层时间标记的硬件电路。该电路采用移相时钟时间测量方法,用低速的时钟信号实现了高分辨率的时间标记电路。最后,采用Xilinx公司的Virtex5系列FPGA芯片研制了相应的测试平台。实验结果表明,在此测试平台上,网络式仪器总线的同步精度可达到10 ns。     

高精度时间间隔测量仪的研制

设计了一种新的时钟插入技术以实现高分辨率的时间间隔测量仪.该时钟插入技术利用信号在传输时会有稳定的,规律的延迟特点,用一段传输线对时钟信号延迟,在传输线上根据设计分辨率的大小设置一些离散的检测点,用D触发器完成对延迟后的时钟信号与被测时间间隔开始或者结束信号的重合检测,根据重合点出现的位置推算出时钟信号与被测时间间隔开始或者结束信号的时差大小.采用FPGA芯片EP2C5Q204和上述时钟插入技术实现了一个高精度时间间隔测量仪.实验结果表明基于传输延迟的时钟插入技术具有分辨率高,温度稳定性高,抗干扰能力强,容易制造的特点.实现的时间间隔测量仪具有实现简单,稳定性好等优点.     

基于可触发环形振荡器的高精度时间间隔测量

提出了一种新的高精度时间间隔测量方法,该方法利用代表事件的短脉冲去触发一个高速环形振荡电路,产生一个与该事件同步的时钟信号,该时钟信号随后被用作模-数转换器(ADC)的采样时钟去采样一个正弦参考信号。因此,两个事件之间的时间间隔被映射成正弦参考信号上的两个点之间的初始相位差,随后对有限数量的样本进行全相位快速傅里叶变换(ap FFT)运算,准确地计算出这个初始相位差,进而可以准确获得两个事件之间的时间间隔。该测量方法降低了工程实现的难度,当正弦参考信号的频率为10 MHz,ADC的采样频率为133 MHz、分辨率为12 bits,ap FFT运算点数为4 096时,可以获得约2. 8 ps rms的单次测量精度和约1ps的时间分辨率,误差分布接近正态,实验结果与基于理论分析的误差范围一致。     

基于GPS的时间频率实时校准系统

时间信号同步和实时校准是装备研制和试验中普遍面临的工程难题,为实施现场测试和大型试验中时间信号的校准和同步,本文对GPS远距离时间传递方法进行了说明,设计了一种基于GPS的嵌入式远程时间频率校准系统,基于开关网络研制了嵌入式GPS时钟基准,并运用分布式网络化多点校准的模式,实现了多设备内置时钟的实时在线校准.     

脉冲激光测距中高精度时间间隔的测量

考虑时间间隔测量对脉冲激光测距系统的意义,提出了一种新的高精度时间间隔测量方法.该方法在现场可编程门阵列(FPGA)中实现了脉冲计数法、多相采样法和延迟链法的结合.采用脉冲计数法对被测时间间隔进行"粗值"测量,保证大的动态测量范围.利用FPGA内部锁相环产生N路同频率,相位均匀分布的时钟信号作为计数时钟,基于等精度测频原理,将被测时间间隔的测时分辨率提高到Tclk/N.利用FlipFlop锁存器形成延时链,对被测信号与相邻计数时钟的时间间隔进一步量化.该方法解决了传统多相采样技术中由于倍频次数高导致相移分辨率降低的问题,在不增加计数时钟和有限延迟链数量的前提下,得到较高测时分辨率.测试结果表明,该时间间隔测量模块的动态测量范围为163.8 μs,测时过程相对较短,当进行多次重复测量时,测量的标准误差在71 ps以内,基本满足实际应用的精度要求.     

基于数据采集的调幅信号软件解调方法

提出了在智能仪表中对传感器输出调幅信号实现解调的一种新方法.借鉴半波相敏检波的基本原理,采用载波信号作为微机的中断触发信号,采集调幅信号,可直接获得调制信号幅值离散点的数字量,在实现解调的同时完成信号测量.给出了用微机实现信号解调的基本原理、基于单片机AT89C2051设计的硬件接口电路以及软件设计的基本思路.     

脉冲激光测距中高精度时间间隔测量方法的研究

高精度时间间隔测量对脉冲激光测距系统具有重要意义,为此提出了一种新的高精度时间间隔测量方法。该方法在FPGA中实现了脉冲计数法、多相采样法和延迟链法的结合。采用脉冲计数法对被测时间间隔进行“粗值”测量,保证大的动态测量范围。利用FPGA内部锁相环产生N路同频率,相位均匀分布的时钟信号作为计数时钟,基于等精度测频原理,将被测时间间隔的测时分辨率提高到Tclk/N。利用FlipFlop锁存器形成延时链,对被测信号与相邻计数时钟的时间间隔进一步量化。该方法解决了传统多相采样技术中倍频次数高则相移分辨率降低的问题,在不增加计数时钟和有限延迟链数量的前提下,得到较高测时分辨率。测试结果表明,该时间间隔测量模块不但可以实现大的动态测量范围,而且测时过程相对较短,具有较高测时精度。     

非参数似然率独立分量分析算法的OFDM系统载波频偏盲估计

研究提出了一种利用非参数似然比(NLR)新算法获得OFDM系统频偏估计的新方法,给出基于NLR的ICA算法的OFDM系统数学模型,利用NLR算法分离各个子载波,然后利用本地载波与子载波的频差估计出OFDM的频偏(CFO),该算法获得的CFO可以包括信道的传输特性对CFO的影响.经典的ICA算法(如FAST-ICA)对源信号的统计特性具有依赖性,源信号统计特性的变化可能使算法的性能降低甚至无法得到希望的分离信号,非参数似然算法(NLR)的独立分量分析(ICA),不依赖于源信号的统计特性,而且能够对混合信号实行连续分离,因此是一个全盲的算法.仿真结果表明,将跟踪到的频偏在接收端进行补偿后,减小了子载波的串扰,降低系统解调后的误码率,提高了OFDM系统性能.     

基于CPLD和单片机实现的无线报警系统

无线报警系统的发射装置，利用CPLD（复杂可编程逻辑器件）的可编程特性、丰富的内部资源，设计了包括地址编码电路、FSK调制信号及各路控制信号在内的数字系统，减小了体积，提高了系统的可靠性。接收系统利用专用集成电路芯片NC3372解调，89C51单片机对地址码进行解码，并采用了多种抗干扰措施，有效地减小了误报率。应用表明，系统具有可靠性高，抗干扰能力强，误报率低的特点，完全能满足防火、防盗等报警的要求。     

Digital signal processing for a micromachined vibratory gyroscope based on a three dimensional adaptive filter demodulator

This paper reports a digital controller based on a three dimensional adaptive filter demodulator (AFD) for micromachined vibratory gyroscopes with the goal of eliminating common-mode noise and reducing hardware resources. The least mean square (LMS) adaptive filter, which has advantages of fast convergence speed, lower noise and fewer occupied hardware resources, is adopted to demodulate the vibration velocity of the gyroscope and detect its phase shift. A three dimensional AFD is proposed to eliminate the common-mode noise and quadrature coupling induced by the initial capacitance mismatch. Simulation and experimental results have verified the effectiveness of this method. The measurement results of the digital controlled gyroscope show a zero bias drift of 24.6 °/h and a nonlinearity of 0.1% with the measurement range of ±200°/s.     

用于光纤光栅传感的低成本高分辨率多通道波长解调仪

本文报道一种用于光纤光栅传感的低成本高分辨率多通道波长解调仪。基于薄膜滤波技术的密集波分复用模块已被广泛用于光纤通信系统中，在本文中，采用已商品化的薄膜密集波分复用模块同时完成了以波分复用方式连接的多个光纤光栅传感器的信号分离与波长解调功能，研究了一种结构简单、低成本、高分辨率的光纤光栅传感系统。该传感系统的特点是可用于多通道动态测量。本文将具体介绍一种旧通道传感系统，该系统在3kHz频率下的动态应变的分辨率优于1nε√Hz。     

Improvement of pyroanalyzer sensitivity for infrared and far-infrared studies

By using a [(signal) + (noise)] - (noise) digital averaging technique in order to reduce the offset drift, an improvement of about a factor 100 has been obtained in the sensitivity of a pyroelectric detector array (PDA). Different applications of the apparatus for measurement of infrared and far-infrared beam characteristics are also presented.     

车载FSK信号载频和调制频率的实时检测方法

根据车载FSK信号高频率分辨率和实时性检测要求,以法国UM71轨道移频信号为例,分析了信号的频谱能量分布。提出了基于欠采样、带通滤波和频率校正技术的轨道移频信号载频和调制频率的实时检测方法,并列出具体的检测步骤,最后通过仿真实例验证了实时检测方法的有效性。     

基于光敏耦合定时器的压频转换器的实现

研制了基于定时器的压频转换器, 电路主要由工作于非稳态多谐振荡器模式下的定时器LM555和两个光敏电阻构成. 由于数字存储振荡器测得的定时器输出波频率与所施加的输入电压基本呈线性比例关系, 所研制的转换器为类数字输出, 因此具有线性输入/输出关系、 体积小、 易携带和高性价比等优点. 此外, 定时器输出波可以直接与PC机、 微处理器或微控制器相连, 不需要模/数转换器就能完成对输入电压信号的进一步处理.     

Compound fault diagnosis of bearings using improved fast spectral kurtosis with VMD

The fast spectrum kurtosis (FSK) algorithm can adaptively identify resonance bands of a signal, and fault characteristics can be extracted by analyzing the selected frequency bands. However, in practical applications, the bearing failure may be composed of various faults (inner ring/outer ring/rolling element) and the faults may be located in different resonant bands. Due to the interference between different fault components and noise, the weak components may be submerged when FSK is used to deal with compound fault signals. To improve the accuracy of an FSK processing compound fault located in different resonance bands, an improved FSK method combined with the variational mode decomposition (VMD) is proposed. First, the parameters (number of components K / penalty factor α ) in the VMD decomposition are selected, and the original compound fault signal is preprocessed by VMD decomposition, so that the original signal is decomposed into K variational intrinsic mode function (VIMF) components. The resonance center bands of these signals are different from each other, so the different fault information is located in different VIMF. Finally, each VIMF component is calculated by FSK. Through the simulated and experimental analysis, the method can accurately identify the resonance bands, and identify the weak fault characteristics of compound bearing fault.     

基于FPGA和单片机技术的FSK信号监测

FSK是铁路运行系统中的速度控制信号,为确保信号精度,运用FPGA和单片机技术设计了基于FSK信号特征和各项技术指标的实时监测软、硬件系统;通过对FSK信号测量数据的理论分析,建立了FSK信号低频、载频、相位数据的解算方法,通过实验数据验证,说明该方法简单、可行,实现了对FSK信号质量的有效检测。     

力平衡模式下半球谐振陀螺正交误差控制

针对力平衡半球谐振陀螺的正交漂移问题,对半球谐振陀螺的漂移机理进行了理论建模与分析。引起半球谐振陀螺漂移的主要因素是谐振子的频率裂解以及周向振元衰减时间常数不一致。谐振子振元衰减时间常数不一致主要导致陀螺产生同相漂移;而谐振子频率裂解主要导致陀螺产生正交漂移。同相漂移由于和外界输入角速率所产生的哥氏力相位相同,因此无法从陀螺的输出中剔除,只能通过标定进行补偿。正交漂移则可通过正交控制回路改变谐振子不同方位角上的刚度系数予以消除。为了将谐振子的频率裂解抑制到最小,将陀螺正交漂移项作为正交回路的误差反馈量,实现了基于FPGA的全数字控制方案。实验结果表明,此控制方案可以有效地降低谐振子的频率裂解,抑制半球谐振陀螺的正交漂移。     

无线通信模块PTR2000应用技术的研究

应用无线收发的数据传输模块PTR2000,基于一种小型单片机AT89C51技术,采用抗干扰能力较强的FSK方式对数据进行调制/解调,实现数据的无线通信。其工作频率稳定可靠、外围元件少、功耗极低且便于设计生产,非常适合于便携及手持产品的设计及应用,同时可满足无线管制的要求且无需使用许可证,它是目前低功耗、低成本无线数据传输模块的理想选择。