上海交通大学电子技术专业自学考试课程答疑 信号的频谱和系统的频率特性——《信号、系统和控制》答疑之一

一、信号的频谱连续信号有周期与非周期之分,周期信号采用频谱,非周期信号采用频谱密度.但习惯上统称为频谱.若周期为T的周期信号记为f_T(t),其频谱(指数形     

基于FPGA的简易频谱分析仪

观测信号频谱在科研中具有重大意义.在教学实验中也有利于学生更直观深入地了解信号特征.采用单片机C8051和FPGA.外加高速A/D转换器设计一种简易的频谱分析仪.该系统主要包括信号采集、频谱搬移、数字滤波、数字FFT和LCD显示.经测试.该系统能够分析信号带宽为0～5 MHz,最低分辨率达到1 Hz.而且信号频谱图能够很好地显示在LCD上.整个系统工作稳定,操作方便,且成本比其他频谱分析仪低很多.     

基于实时频谱分析的电磁频谱监测技术研究

无线电设备数量剧增,信号体制和调制方式逐渐复杂化,给电磁频谱监测工作带来巨大挑战.主要研究了基于实时频谱分析技术的电磁频谱监测技术.首先描述了跳频、猝发以及线性调频信号等信号体制的特征,接着对实时频谱分析技术中用于电磁频谱监测的几个重要工具进行了分析,最后利用2台信号源和1台实时频谱分析仪分别搭建复杂电磁环境和频谱监测...     

天气雷达降水回波信号特征研究

引入偏斜度、峰度、均方差等三个信号特征参数,对天气雷达获取的大量降水回波信号的多普勒频谱进行分析。初步研究结果显示:降水回波信号的多普勒频谱分布与回波谱宽大小有关,当回波速度谱宽大于3. 5 m/ s 时,降水回波信号多普勒频谱与高斯谱偏差较大;当回波速度谱宽小于3. 5 m/ s 时,降水回波信号多普勒频谱与高斯谱非常接近。     

电离层不均匀体对短波信号影响的实验研究

通过斜向探测设备获取的实验数据,分析Es传播模式和F2层低角模式反射高度处波状扰动情况下,电离层不均匀体对信号幅度、相位、瞬时多普勒频移及FFT频谱信号的影响.试验结果显示,Es层的不均匀体会造成反射信号幅度快速变化,信号相对相位出现扰动;穿过Es层的F2层模式信号没有Es层不均匀体信号的变化特性.小幅度波状变化的F2层反射信号幅度和瞬时多普勒频移有同样周期和同比幅度变化的周期振荡.FFT频谱分析显示,Es层不均匀体会造成信号频谱的扩展;而F2层波状扰动周期在积累时间内没有较大变化时,频域信号有多个离散的频谱,当扰动周期有明显变化时,频域信号是一个连续的扩展频谱.     

非均匀采样信号的分数阶数字频谱研究

利用分数阶Fourier变换对实际采样过程中出现的非均匀、非理想采样信号进行了分数阶频谱分析与研究,得到了这类非均匀采样信号在分数阶Fourier变换域的数字频谱表达形式.由此进一步得到了非均匀采样Chirp信号在分数阶域的频谱表达式,并分析了非均匀采样Chirp信号在分数阶Fourier变换域的分数阶频谱性质,最后仿真结果证明了结论的正确性.     

频谱分析仪谐波测量技术研究

本文介绍了频谱分析仪测量信号谐波的技术;分析了造成频谱分析仪谐波测量失真的原因;重点针对不同特性的信号,给出了应用频谱分析仪进行谐波测量时的注意事项和解决办法以及频谱分析仪的对数平均值法、电压单位和均方根值计算的应用.这些方法可用于对音频和微波信号的谐波分析.     

基于多尺度小波模极大融合的宽带频谱感知算法

针对传统宽带频谱感知算法速度慢、设备复杂度高、对实际信号适用性不强等问题,提出了一种基于多尺度小波模极大融合的宽带频谱感知算法,根据信号带宽等因素选择合适尺度下的小波变换结果进行信号检测,能够准确估计频带范围内信号个数、载频、带宽、信噪比等参数.实际信号测试证明了这一算法的有效性.该算法对频谱监测、认知无线电(CR)频...     

分数阶Fourier域上非均匀采样信号的频谱重构研究

 本文研究了分数阶Fourier变换域上非均匀采样信号的重构问题.首先得到周期非均匀采样信号经非均匀分数阶Fourier变换后的频谱表达式,研究了该分数阶频谱和信号连续分数阶频谱之间的关系,并基于该关系式提出了一种分数阶Fourier域周期非均匀采样信号的频谱重构算法;其次,讨论了分数阶Fourier变换域上更加一般情况下非均匀采样信号重构问题;最后,给出了周期非均匀采样信号频谱重构的仿真结果.     

频谱分析仪的数字中频设计方案

为了提高频谱分析仪的频率分辨率,同时降低模拟中频、视频电路组件的生产难度,现代频谱分析仪大多采用数字中频技术,利用模数转换器把模拟中频信号转换为数字信号,经过数字下变频、数字滤波、数字检波或快速傅里叶变换运算后得到射频信号的幅度和频率信息,再经过视频滤波处理后得到清晰的信号频谱.文中论述的信号处理方案实现了频谱的数字分析,在实际应用中验证了其指标的稳定.     

基于DLL的信号波形频谱显示控件的开发

在信号处理仿真领域中,经常要涉及到信号波形与频谱的图形显示。主要介绍如何利用VC中的DLL技术来实现信号波形与频谱显示控件的设计开发,使之成为一个独立、可移植、可重用的通用控件。     

基于相位平滑改善信号频谱特性技术研究

提出了一种基于相位平滑改善信号频谱特性的新方法。为了加快连续相位调制信号的频谱滚降速度,引入了一种多项式函数来控制调制信号的相位变化轨迹。分析了该函数模型建立条件,根据相位平滑边界条件对函数进行了求解,设计了调制方案,仿真了基带信号的归一化功率谱,结果表明:相对于传统模式,该方法所得信号的相位变化轨迹更加平滑,带外能量辐射小。     

基于虚拟仪器技术的频谱监测与分析系统的实现

随着虚拟仪器技术的不断发展进步,除了传统的测控领域外,其在通信及信号处理领域的应用也日益广泛.本文基于NI（National Instruments）的PXIe硬件模块和Labview软件平台,依据虚拟仪器的思想,设计了简易的频谱监测和分析系统,成功实现对特定频段无线电频谱的监测、分析、记录及远程查看与控制功能,克服了传统频谱监测系统运行成本高、灵活度不足等缺点.实验表明,该软件能够完成宽带频谱监测、单一信号分析与波形记录和远程控制、查看等功能,验证了方案的有效性.     

基于相关标识符的频谱水印嵌入与提取方法

为有效标识无线电设备身份信息,快速确定无线电干扰,提出了一种基于相关标识符的频谱水印嵌入与提取方法.该方法中发射端在标识符嵌入控制模块的控制下将频谱水印嵌入位置标识符嵌入到通信信号中,然后通过对含有频谱水印嵌入位置标识符的通信信号小波分解低频系数进行量化来嵌入频谱水印;接收端通过分析相关标识符的自相关和互相关特性来检测频谱水印,对接收到的中频信号小波分解低频系数实施量化处理来提取频谱水印.理论分析与仿真结果表明:提出的方法能够在不对原始信号正常解调产生有害干扰的条件下,可有效提取频谱水印,不需解调原始信号,可有效减少频谱水印提取的复杂度,为有效标识和识别无线电设备身份提供了技术手段.     

关于振幅调制特性的研究

调制是将要传送的信息装载到某一高频(载波)信号上去的过程。振幅调制是用调制信号去控制载波的幅度,使其随调制信号线性变化,而保持载波的频率不变。在幅度调制中,根据已调信号的频谱分量不同,分为普通调幅(标准调幅AM)、抑制载波的双边带调幅(DSB)、抑制载波的单边带调幅(SSB)。它们的主要区别是产生的方法和频谱结构不同。     

一种基于机器学习的卫星重叠隐蔽通信方法

针对传统卫星重叠通信中单个掩护信号带宽以及功率容限不够的问题,利用卫星转发器频谱环境中多个掩护信号提出了一种频域分割-子谱功率控制联合优化的多掩护信号重叠通信方法,建立了隐蔽通信信号传输性能和隐蔽性能的双目标优化问题,信关站侧采用感知的历史频谱数据训练生成支持向量机回归预测模型,用来预测不同转发器频谱环境下隐蔽信号的通信性能和隐蔽性能,并将训练好的预测模型下载到通信终端;终端侧利用双目标背包算法将支持向量机回归预测模型预测的隐蔽信号的通信性能和隐蔽性能作为价值因素、掩护信号个数作为背包重量来选择转发器频谱环境中的掩护信号,并且求解出隐蔽信号的频域分割和子频谱的功率控制参数,从而实现终端通信信号隐藏在卫星转发器的频谱环境中的目的。     

高精度温控脉宽调制工作方式与频谱问题研究

介绍了几种用于光纤陀螺光源的高精度温度控制的脉宽调制（PWM）工作方式,并分析了这几种工作方式的驱动转换过程。对于脉宽调制方式引入的电磁干扰问题,详细分析了转换交越过程中的输出信号及频谱。研究发现,在脉宽调制工作的交越过程中,输出信号的频率和脉宽是复杂的、无规律的,其谱线位置发生了随机的、不可预测的变化,功率分布不再符合周期矩形脉冲谱特性。针对这种交越随机频谱引入的电磁干扰,提出了几种有效的解决方案,并给出了一种方案的实验验证。     

Novel Gain Spectrum Control Method Employing Gain Clamping and Pump Power Adjustment in Thulium-Doped Fiber Amplifier

In this paper, we propose a novel method for controlling the gain spectrum of a thulium-doped fiber amplifier (TDFA) in the S-band. The conventional gain spectrum control method used for a silica erbium-doped fiber amplifier (EDFA) cannot be applied to TDFAs because of the complicated fluctuation of the TDFA gain spectrum. Our proposed method controls the gain spectrum by a combination of gain clamping and pump power adjustment. The algorithm for the method is as simple as that for the conventional EDFA gain spectrum control method. Furthermore, we describe a function for correcting the gain excursion generated by the incorporation of amplified spontaneous emission (ASE) at a signal monitoring photodiode (PD). We achieved a gain excursion of 0.35 dB against a total input signal power of 32 to 2 dBm.     

基于OMAP-L138平台多通道手持频谱分析仪研究

针对部分特殊场合对频谱分析仪使用需要多通道、便携等需求,设计了一种通道数最多支持64通道的手持多通道频谱分析仪。该频谱分析仪以美国德州仪器公司推出的DSP＋ARM双核CPU芯片OMAP—L138为平台,采用多通道A／D转换器进行数据采集,使用QT开发GUI界面对系统进行控制和数据显示,能实现频谱分析、失真测量、信号采集、多通道数据对比分析等功能。测试结果表明：本设计能完成信号采集及频谱分析功能,并拥有较小的采集频率误差,误差值≤1％。     

基于OFDM技术和自组网技术的海上频谱感知传输系统研究

控制电磁频谱权成为控制信息权的核心,战场频谱管理是夺取控制电磁频谱权的重要保障.电磁频谱监测与管理系统中需要进行频谱信息的传输,而数据传输系统就是实现这个功能的关键.由于海上气象条件复杂,网络信号稳定性不佳,舰载电磁监测设备远离海岸而且机动性强.针对这一点,提出了一种基于OFDM技术与移动自组网技术的海上频谱感知传输系统,完成监测信息的远程实时传输.