基于自适应提升小波的APD探测信号消噪

雪崩光电二极管(APD)具有高增益、高灵敏度和响应速度快的特点,因而成为空间光通信中的首选信号探测器件.针对空间光通信的脉冲位置调制(PPM)信道,分析了空间光通信系统中雪崩光电二极管探测噪声的特点和类别,在讨论了第二代小波变换基本原理及其特点的基础上,将自适应性引入提升方案中,用先更新后预测的改进提升算法解决自适应性引起的非线性问题,并在阈值处理过程中引入了软硬阈值折衷法来恢复信号.实验仿真结果表明,采用该算法实现的雪崩光电二极管信号去噪,不仅较好地剔除信号中的噪声,而且保留了原始信号中的有效成分,是一种可行的方法.     

基于改进小波阈值的激光通信信号识别系统设计

信号识别是激光通信的重要组成部分,是后续信息处理环节的基础与前提,因此,设计了基于改进小波阈值的激光通信信号识别系统。系统中的激光通信接收模块接收激光脉冲信号传输至A/D转换模块中,A/D转换模块利用流水线结构转换方式预处理脉冲信号并将其转换为电信号传输至信号识别模块中;信号识别模块采用TMS320LF2407 DSP芯片,该芯片内集成基于改进小波阈值的激光通信信号识别算法,通过改进小波函数,确定小波函数阈值消除电信号内噪声,去噪后的信号利用傅立叶变换确定信号频谱数据的相对频率值,根据频率值实现激光通信信号识别。实验结果显示,该系统具有较高的信号识别精度,信噪比高于对比系统,能耗低。     

近红外单光子读取电路

近红外单光子读取电路读取盖革模式下的雪崩光电二极管雪崩信号。采用两个ps级的可编程ECL延时芯片,获得可调的门控脉冲,控制雪崩光电二极管（APD）死时间和淬灭雪崩信号,同时减少后脉冲的影响。详细介绍了门控脉冲产生模块、死时间控制模块以及雪崩信号提取电路。主要采用延迟鉴别、边沿锁存的方法提取雪崩光电二极管雪崩信号。在整个实验过程中,雪崩光电二极管工作温度为-55℃,脉冲宽度10 ns,门控频率1 MHz和10 MHz,激光器激光波长1 550 nm,单光子探测器是PGA-400InGaAs雪崩光电二极管。     

基于空间变换技术的脉冲激光声信号检测

针对目前脉冲激光声信号检测方法极易受到环境噪声的影响,导致检测精确度不理想的问题。提出基于空间变换技术的脉冲激光声信号检测方法。首先,采用小波阈值法去除脉冲激光声信号中的噪声;其次,利用球傅里叶空间变换技术对声信号中的声源展开定位,获取声信号的准确位置;最后,分别提取声信号中的比值特征、比重特征、频率特征三种参数,在此基础上通过SVM算法对其展开分类识别,以此实现脉冲激光声信号的有效检测。实验结果表明,所提方法的声信号检测精度超过96%。     

激光用光电倍增管和雪崩光电二极管的比较

把光电倍增管和雪崩光电二极管作为短光脉冲探测器进行了比较,就像在激光测距或激光脉冲编码调制通信系统中可能遇到的那样。已推导出放大器-滤波器组合的最佳光谱响应的表示式,它使两种探测器的信/噪比达到最大值。假定使用了这种最佳滤波器,然后计算了两种探测器的与探测器量子效率、激光脉冲长度和背景光亮度成函数关系的激光脉冲的最小可探测能量。例如,对在1.06微米时激光脉冲长度为100、10和1毫微秒的探测器已作了比较。     

甚低频信道小波调制方式研究

针对目前甚低频通信抗干扰能力,抗截获能力不理想问题,提出了甚低频通信系统的小波调制方式,该调制方式是将数据源经过逆小波变换发送信号,加入噪声后再经过小波变换在接收端接收,最后在接收端把接收信号同发送信号,得出其误码率。小波调制具有冗余度高、抗干扰性能强的特点。同时小波调制信号的时域波形类似于噪声,便于隐藏在噪声中传输,提高了系统的抗截获能力。与传统的频移键控(Frequency-shift Keying,FSK)调制比较,在3次联合估计下,小波调制方式的抗干扰能力优于传统的FSK调制方式。通过对甚低频通信系统进行仿真,验证了该算法的有效性。     

激光对光电探测器的损伤阈值研究

本文研究了1.06μm和0.53μm激光对硅pin光电二极管以及硅雪崩光电管的永久性损伤效应,测出了损伤阈值。实验发现,光电探测器的PN结受到激光热烧伤是造成其永久性损伤的重要因素,损伤阈值的大小与激光波长、脉冲宽度以及光电探测器结构有关。     

激光通信中DPPM调制解调技术的FPGA实现

调制与解调是大气激光通信中的一项关键技术。为了进一步提高传输通道抗干扰能力,在大气激光通信系统提出了脉冲位置调制(PPM)技术,它具有较强的抗干扰能力,能够很好地满足信号传输要求。通过对脉冲位置调制原理的分析,提出了一种基于PPM调制解调的改进方法——差分脉神位置调制(DPPM),使用QuartusII 8.1软件,编写verilog代码,经过反复调试和实验,验证了设计的可行性。     

一种新型光电二极管测量仪器

西南技术物理所研制成功GC-1型光电二极管动态测试仪。与现用的低频测试系统不同,它是一种以快速光脉冲为信号,在模拟应用条件下,对雪崩光电二极管和pin光电二极管的响应特性进行测量的仪器。     

用于HDTV电视传输的PFWM光纤传输系统

一种用于HBTV电视分量信号光纤传输的新的脉冲模拟技术一脉冲频率宽度调制(PFWM)技术已开发。采用这种技术,HDTV电视的三个分量信号可以复合组合成一列脉冲信号。该脉冲信号的频率随亮度信号的幅度成正比变化,而脉冲宽度随两个色度信号的幅度成正比变化。这样就可以实现体积小、价格低的HDTV电视传输系统。本文介绍了PFWM光纤传输系统的基本工作原理及其实验结果。实验结果表明,采用单模光纤,该系统传输的HDTV电视分量信号和二路脉冲编码调制(PCM)音频信号超过了20公里。在该系统中,采用了一个1.3μm激光二极管(LD)和一个锗雪崩光电二极管(Ge-APD)分别用作电-光转换和光-电转换。     

空间光通信PPM信号的软解调及其性能

PPM调制由于其较高的功率利用率而在空间光通信系统中得到了广泛的应用，PPM信号的接收部分对整个通信系统的性能起很大作用。我们对光PPM信号的解调进行分析，提出了PPM信号的软解调而不对脉冲位置作先期判决，并对软解调及其性能进行分析，最后利用计算机对用APD接收且存在热噪声下的空间光通信PPM信号的解调进行了模拟仿真。仿真结果说明软解调由于充分利用了光电探测器计数软信息而降低了误码率。     

空间光通信PPM信号的软解调及其性能

PPM调制由于其较高的功率利用率而在空间光通信系统中得到了广泛的应用,PPM信号的接收部分对整个通信系统的性能起很大作用。我们对光PPM信号的解调进行分析,提出了PPM信号的软解调而不对脉冲位置作先期判决,并对软解调及其性能进行分析,最后利用计算机对用APD接收且存在热噪声下的空间光通信PPM信号的解调进行了模拟仿真。仿真结果说明软解调由于充分利用了光电探测器计数软信息而降低了误码率。     

激光通信中PPM调制性能研究

高功率、超远距离的光通信需要选择合适的调制解调方式,调制方式的选择是由系统的信道特性来决定的。PPM(Pulse Position Modulation)调制由于其功率利用率较高、传输效率高和抗干扰能力强等优点在光通信系统中被广泛应用。介绍了PPM的三种调制形式,并且对PPM调制系统的组成进行了研究,着重分析了PPM的调制性能,包括信号功率谱密度、信号的传输效率及误码率,证明PPM调制在保证一定的速率和传输功率尽可能小的要求下,是空间激光通信系统的最佳选择。     

大气无线光通信系统中数字脉冲间隔调制研究

基于光强闪烁的大气无线光通信系统模型,研究了数字脉冲间隔调制(DPIM)方式的差错性能,分析了符号结构、发射功率、带宽需求等问题,并与 OOK(开关键控)和 PPM(脉冲位置调制)调制方式进行比较。理论和仿真研究结果表明,DPIM 调制方式较 PPM 方式有较高的功率效率和较少的带宽需求,特别是在系统实现上相对于 PPM 大大简化。因此 DPIM 应用于无线光通信系统具有一定优势。     

Performance of ultrawideband SSMA using time hopping and M-ary PPM

Wireless spread spectrum multiple access (SSMA) using time hopping and block waveform encoded (M-ary) pulse position modulated (PPM) signals is analyzed. For different M-ary PPM signal designs, the multiple-access performance in free-space propagation renditions is analyzed in terms of the number of users supported by the system for a given bit error rate, signal-to-noise ratio, bit transmission rate, and number of signals in the M-ary set. The processing gain and number of simultaneous users are described in terms of system parameters. Tradeoffs between performance and receiver complexity are discussed. Upper bounds on both the maximum number of users and the total combined bit transmission rate are investigated. This analysis is applied to ultrawideband impulse radio modulation. In this modulation, the communications waveforms are practically realized using subnanosecond impulse technology. A numerical example is given that shows that impulse radio modulation is theoretically able to provide multiple-access communications with a combined transmission capacity of hundreds of megabits per second at bit error rates in the range 10^-4 to 10^-7 using receivers of moderate complexity     

基于LFM模型的高动态弱GPS信号载波捕获

根据极大似然估计理论,通过载波频率和频率变化率分段对消、快速傅里叶变换(FFT)结果选大估计载波频率和频率变化率,实现载波信号捕获,建立了高动态全球定位系统(GPS)载波的线性调频(LFM)信号模型,并给出了算法的具体实现。详细分析了该算法中检测统计量的分布特性,推导了恒虚警准则下的检测门限,并讨论了其中关键参数的设计。仿真结果表明,该算法可以实现对18 dBHz的GPS高动态信号的载波捕获。     

基于Raptor10码的自由空间光通信系统设计

大气湍流是自由空间光通信系统的主要限制因素,会造成光束的强度闪烁和相位起伏。为了应对大气湍流及背景光对无线激光通信的影响,设计并实现了一套无线激光通信系统。该系统采用数字喷泉码Raptor10码来提高通信系统的可靠性及抗干扰能力。此外还使用了巴克码作为帧头以及脉冲位置调制（PPM）方式,并以现场可编程门阵列（FPGA）为核心完成了数据的编码、调制、帧同步、解调及译码。其发射光源为波长532 nm激光,探测器采用Silicon Sensor公司的单点APD。最后在2 km的自由空间对整个无线激光通信系统进行测试,测试结果稳定可靠。     

基于APD的“猫眼”目标激光回波探测实验研究

针对＂猫眼＂目标激光主动探测,从抑制噪声干扰和激光后向散射出发,研究了APD激光回波信号探测系统的组成原理和电路设计。设计了一种基于APD的激光回波接收放大电路,采用自动增益控制技术（AGC）,同时给出了接收系统的控制时序逻辑图,并分别对窗帘、玻璃、光滑墙体,望远镜等目标的回波信号进行了接收实验和分析,提出了鉴别＂猫眼＂目标的方法,为后续＂猫眼＂目标识别的实验研究提供了依据。     

小波分层法在激光多普勒测速信号中的应用

为了降低激光多普勒测速信号中的噪声，采用在仿真激光多普勒测速信号中加入高斯白噪的方法，通过小波分层后高频系数置零法和小波阈值去噪法2种方法进行仿真去噪，进行了仿真分析及实验验证。结果表明，小波分层后高频系数置零法能够提高信噪比获得图形光滑的信号，达到较理想的去噪效果。这一结果对提高在激光多普勒测速系统信号检测应用中的准确性是有帮助的。     

Optically Powered Pressure Sensor with Optical Fiber Link

An optically powered sensor for measuring pressure which is linked by optical fiber is developed in new scheme.Its pulse positio modulation(PPM)optical signal and op-tical supply power for electronics in probe are transmitted via a single optical fiber.The opti-cal power is carried by a 1300nm laser diode(LD)and the sensing data are carried by a 850nm LED.The remote ptobe uses all CMOS chips and particular modulations(PPM and PWM).Its electrical consumption including signal manipulation and LED driven current from optically converted is less than 100μW.The laser diode supplies 5mW optical power into fhe fiber.A Photodetector converts suffichently this power into electrical power to drive the whole probe operation.The optically powered distance gets up to 500m.The novel sen-sor combines optical fiber and electronies technology into a system.Because of using the prin-ciple of ratio measurement between measured and reference signals.as well as light feedback,the system is available with high reliab,outstanding accuracy and repeatability.