幅度调制信号数字化测频技术

该文介绍了一种幅度调制信号数字化测频技术。首先介绍了几种传统的频率测量技术,重点介绍了差分相位法在频率测量领域中的应用。针对差分相位法对幅度调制信号测频误差大的问题,设计了针对幅度调制信号测频的改进方案,介绍了方案原理、系统组成架构、时钟方案以及系统详细工作流程。最后,设计了仿真测试流程,通过测试结果可以看出该方案可以实现幅度调制信号频率测量,并且测频精度高、速度快。     

相控阵雷达反演口径分布中的运动补偿

目标的径向运动对时序Ｗａｌｓｈ－Ｈａｄａｍａｒｄ相位权重反演相控阵雷达的口径幅相分布会产生影响,这一影响可以通过运动补偿的方法消除。运动补偿方法需要先测出目标的多普勒频率,由于目标运动对相控阵天线输出信号的影响是使该输出信号的相位产生偏移。这个偏移可以由多普勒频率计算得到,从而可以求解出经过运动补偿后的口径分布。多普勒频率的测频精度愈高,反演口径分布的误差愈小。数值仿真表明,１Ｈｚ的测频精度已足以     

频率测量研究综述

频率测量,主要分为五类:直接测频法、时间间隔—相位转换测频法、数字化测频法、内插测频法和混频测频法。直接测频法是对频率直接进行测量;时间间隔—相位转换测频法是利用相位重合点检测技术将对频率的测量转化为对相位的测量;数字化测频法是利用现场可编程门阵列使频率测量能高速可靠的进行;内插测频法利用内插法完全消除频率测量原理误差的优点来进行高精度频率测量;昆频测频法利用混频技术使待测频率和标频相匹配来实现高精度频率测量。本文综述了频率测量间题的研究成果,并进行了分析和总结。     

基于CORDIC算法的数字瞬时测频

数字瞬时测频(DIFM)是现代雷达对抗中的关键技术之一,它要求在极短的时间要完成对输入信号频率的测量。传统的瞬时测频方法是将频率信息转化为相位信息,之后再把相位信息转化为幅度信息,通过对幅度信息的量化编码,从而得到输入信号的频率。文中提出的是基于下变频,CORDIC算法的相位计算和相位推算法的数字瞬时测频方法。CORDIC算法的相位计算避免了乘法器的使用,因此适合实际应用。通过仿真得知,该方法对于单频信号的频率测量精度高,瞬时性好的优点,特别适合现代电子战接收机数字瞬时测频的需求。     

采用差频响应光电倍增管的光测距系统

在光测距系统中,发射光源是以第一种频率进行调制的,在穿越被测距离之后,再由光电倍增管接收。固定在第二种频率的振荡器信号加到位于光电倍增管的光阴极附近的栅极上,因此产生大体上比第一种频率低的差频光电流信号,对此差频光电倍增管响应可靠。用相位探测差频信号来提供被测距离的连续指示。差频相位检波器系统包括本机振荡器,为了再现增加了信噪比的差频信号,通过线性鉴相器和伺服放大器把本机振荡器的相位锁定在差频信号上。为了改变由本机振荡器输出的非线性检波得到的无畸变斜坡函数读出信号波形的响应时间,伺服放大器的增益是可以改变的。     

正交解调Pound-Drever-Hall激光稳频系统设计

分析了传统Pound-Drever-Hall(PDH)激光稳频方法的工作原理,设计了一种基于正交解调原理的PDH激光稳频方案。该方案采用直接数字频率合成器同时产生两路频率均为10 MHz的正弦和余弦信号,其中正弦信号分为两路:一路用于驱动电光相位调制器以产生相位边带,另一路与余弦信号一起作为相位解调的参考信号。经相位调制后的激光束耦合进入F-P参考腔,所产生的光外差干涉信号由光电探测器进行探测,其输出信号分别与两路正交参考信号进行混频,经低通滤波后得到误差信号的两个正交分量,二者经A/D转换后进入微处理器进行正交相敏检波运算,即可得到PDH稳频系统的误差信号。建立了正交解调PDH激光鉴频实验系统,对F-P参考腔的腔长进行线性扫描,观察到了鉴频曲线,其鉴频灵敏度为1.82 V/MHz,最大频率变化量为5.48 MHz。实验结果表明,所设计的正交解调PDH稳频方案可行。     

基于FPGA的相检宽带测频系统的设计

在电子测量技术中,频率测量是最基本的测量之一。常用的测频法和测周期法在实际应用中具有较大的局限性,并且对被测信号的计数存在±1个字的误差。而在直接测频方法的基础上发展起来的等精度测频方法消除了计数所产生的误差,实现了宽频率范围内的高精度测量,但是它不能消除和降低标频所引入的误差。本文将介绍的系统采用相检宽带测频技术,不仅实现了对被测信号的同步,也实现了对标频信号的同步,大大消除了一般测频系统中的±1个字的计数误差,并且结合了现场可编程门阵列(FPGA),具有集成度高、高速和高可靠性的特点,使频率的测量范围可达到…     

率估计的一种多段分频等长信号融合算法

在低信噪比、被测频率持续时间短的情况下,为提高频率估计精度并适用于多段分频等长信号,本文提出一种分频等长融合算法.因各段信号的被测频率不等,故生成频域分析参数矩阵以实现同频化效果;因同频化后各段信号之间仍然相位不连续,故设计相位差补偿因子矩阵以达到相位连续信号的效果;生成搜索频率序列并得到具有特定形式的功率谱矩阵.为验证算法的正确性,给出了详细的数学证明.仿真表明本文算法适用于任意类型的多段分频等长信号,抗噪性好,频率估计精度比现有方法有较大提高.     

关于离散傅里叶变换频率分辨率的讨论

频率分辨率是数字信号处理课程教学中一个重要的概念,因为它决定了DFT参数的选择。在现有的数字信号处理的书籍中,一般认为DFT频率分辨率为△f=fs/Nn文中首先通过一个实例指出了这种定义的局限性,然后以两个等幅单频信号为例,对Ⅸ叮测频分辨率进行了详细分析。文中分析了Ⅸ叮频率分辨率定义局限性产生的原因．以及信号相位对DFT测频分辨率的影响,并给出了相应Matlab仿真结果。最后,对DFT频率分辨率定义进行了扩展和修正。     

一种GNSS信号跟踪环路频相直调控制算法

全球卫星导航系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)接收机信号跟踪环路正确地锁定导航信号的频率、相位是提取测量值以及导航星历的基础。传统的接收机跟踪环路采用调整频率的方式来调整相位,不能及时消除跟踪误差,并且在弱信号条件下容易受到噪声影响,难以对信号进行精确跟踪。针对这一问题,提出了一种基于非相干预滤波器的频相直调环路控制算法,采用非相干预滤波器提取跟踪误差,并且在本地信号生成阶段直接将载波相位差、载波频率差、码相位差进行消除。实验表明,与传统环路相比,频相直调算法对载波相位、码相位迁入速度分别提高了90%和95%,高动态、弱信号下多普勒估计精度分别提高了69.25%和61.37%,并且频相直调算法能够有效抑制环路参数调整、载体突然机动对载波相位锁定带来的扰动。     

正弦波信号参数分析仪

为了满足低端场合的信号参数分析仪性价比高的要求,设计出低成本正弦波信号参数分析仪。系统由频率测量、幅度测量和信号发生器三大部分组成。频率测量部分由单片机89S52采用测频和测周的方法对信号进行频率测量,测量误差远优于1%。幅度测量部分采用峰值保持电路,测量误差能保证在2%左右。信号发生器采用文氏电桥实现了幅度从0～10 V连续可调、频率从66 Hz~75 kHz连续可调的正弦波。     

稀疏子带的多频段雷达信号融合超分辨距离成像

多频段雷达信号融合是提高目标距离分辨率的一种有效方法,在稀疏子带观测条件下,由于信号频带稀疏,传统的相位补偿和融合成像方法难以应用,为此本文在线性调频信号体制下,基于修正的多重信号选择(MUSIC)算法提出了一种新的参数化融合成像方法.该方法首先对信号离散序列进行均匀采样处理,然后对多个频带的雷达信号统一建模,将相位补偿参数与目标散射中心参数一起估计,理论分析和仿真结果表明该方法能够有效融合多频段的雷达观测信号,改善目标一维距离像的分辨率.     

基于DDS的相参多普勒非线性调频中频信号源设计

分析了基于直接数字合成（DDS）的带可编程相参多普勒频率的非线性调频中频信号源设计原理及方法,讨论了多普勒频率控制字和相位控制字的实时计算方法,并对信号源产生的多普勒信号的频率误差和相位误差进行了阐述。     

相位量化DRFM的误差性能分析

相位量化数字射频存储器(DRFM)由于具有结构简单、存储量小、动态范围大等优点得到了广泛的关注。该体制DRFM是对雷达信号的相位瞬时值进行量化,其相位误差会对DRFM的性能产生影响。针对相位量化DRFM中由于量化位数有限和信号存在噪声引起的量化、噪声相位误差进行分析,推导出相位误差的概率密度函数。最后对3bit相位量化DRFM的相位误差进行了仿真分析。     

一种新的正弦信号频率和初相估计方法

提出了一种新的正弦信号频率和初相估计方法——频谱遍历法.该方法通过改变理想正弦信号频谱峰值实现对采样信号频谱峰值的遍历.分析了噪声对信号频谱幅度的影响,并以此给出了谱线遍历范围的选取准则.先估计频率,采用移频操作达到了良好的频域稳定性;再估计相位,避免了相位测量模糊的问题.在信噪比为6dB、采样点数为1024的情况下,频率估计均方根误差约为DFT频率分辨率的0.8％,初相估计均方根误差约为1.5°.Monte Carlo仿真表明,在达到一定信噪比或采样长度时,该方法的频率估计精度可突破CR下限,初相估计精度基本达到CR下限.     

Frequency offset estimation based on peak power ratio in LTE system

Orthogonal frequency division multiplexing （OFDM） is one of the key techniques for long term evolution （LTE） system. Frequency offset estimation of OFDM is an essential issue. Especially in the high-speed environment, the frequency offset will become large. Based on the features of LTE uplink physical random access channel （PRACH）, this paper proposes a new frequency offset algorithm by using peak power ratio to enlarge the range of frequency offset estimation. According to the relation between frequency offset and the power delay profile （PDP）, the ratio of the peak power of the PDP at the main window to that at the negative window or positive window is utilized to estimate frequency offset. Simulation results show that the new proposed algorithm extends the estimation range of frequency offset from 1 000 Hz to 1 250 Hz. Meanwhile the accuracy of frequency offset estimation is almost not lost. Particularly in low signal noise ratio （SNR）, the new algorithm has lower mean square error （MSE） compared with traditional phase differential algorithm.     

基于DFT相位的正弦波频率和初相的高精度估计方法

提出一种新的基于DFT相位的正弦波信号频率和初相的高精度估计方法.利用分段DFT频谱的相位差消除了初相对频率估计的影响且避免了相位测量模糊问题.给出了频率和初相估计的均方根误差计算公式.理论分析和Monte Carlo模拟结果显示频率估计均方根误差接近Cramer-Rao(CR)下限,初相估计均方根误差略高于CR下限的2倍.阈值信噪比远远低于基于时域瞬时相位的频率和初相估计方法.在信噪比为6dB、采样点数为1024的情况下,频率估计均方根误差约为DFT频率分辨率的1%,初相估计均方根误差约为2度.该方法已用于FMCW液位测量雷达并取得1mm距离测量精度.     

基于瞬时相位拟合的LFM信号参数估计算法

针对传统线性调频（LFM）信号参数估计算法中复杂的搜索和计算问题,提出了一种不需要参数搜索的快速LFM信号参数估计算法。该算法先用希尔伯特变换估计LFM信号瞬时相位,再用二次相位函数拟合LFM信号瞬时相位从而得到初始频率和调频斜率的估计。仿真验证了本文算法的有效性,说明该算法能够给出满意的参数估计结果。     

移相相关法计算相位差的研究

为了提高相位式测距仪的测量精度,采用移相相关方法来估计两同频正弦信号的相位差。首先将每路信号移相2π后和原信号做相关来计算自相关,以减少噪声的影响;其次用少许数据初步估算相位差,并将一路信号移相,使两路信号的相位差移到π/2（或3π/2）附近;然后用较多的采样数据计算两路信号的相位差,将结果再减去移相量得到最终的相位差。同时分析了频率误差对相位差计算精度的影响,进行了理论分析和仿真实验验证。结果表明,该方法计算的误差大大减小。这对提高测距仪的测量精度是有帮助的。     

步进频信号波束形成指向偏差与通道误差影响分析

步进频信号波束形成时存在着波束指向偏差和通道间幅相误差,并且对各个步进频脉冲是不同的,即对各步进频脉冲进行了不同的幅相调制。文中首先从理论上分析了这种调制对距离高分辨处理的影响,指出波束指向偏差会使目标距离像发生偏移,但是偏移量很小,通常可以忽略,而通道误差的影响主要是抬高了距离高分辨处理的副瓣电平。然后,对波束指向偏差和通道误差的影响进行了仿真,验证了上述结论。