Chirp变换频谱分析仪的设计及其数字部分的实现

太赫兹频谱分析仪应用技术中,Chirp变换频谱分析应用了声表面波滤波器件,能够保障中频、分辨率等参数,满足深空探测领域对稳定性和功耗的严格要求。但目前国内的Chirp变换频谱分析仪只能处理400 MHz带宽的输入信号,不能完全满足应用需要。为了提高带宽,本文围绕1 GHz带宽声表面波滤波器件,利用直接数字频率合成技术产生与其匹配的2 GHz带宽的线性调频信号,设计了带宽为1 GHz,中心频率为3. 2 GHz的频谱分析仪,并对数字部分进行了实现和结果分析验证。     

400MHZ带宽声表面波RAC器件

一、引言 声表面波线性调频脉冲压缩滤波器以其卓越的性能在雷达与微波辐射测量系统中得到了广泛应用,随着此类系统对观测目标成像分辨率、清晰度和稳定性要求的提高,宽频带高性能的声表面波线性调频脉冲压缩滤波器的研究工作就显得更为重要.本文介绍我们最新研制可用于雷达、微波辐射测量设备的宽频带声表面波沟槽反射栅脉冲压缩滤波器(简称声表面波RAC器件),其线性调频带宽可作到400MHz.     

基于线性调频信号二次相位变换的主动声呐目标速度估计

分数阶傅里叶变换常用于主动声呐线性调频信号的分析,通过搜索变换参数可以估计目标的相对速度.但是由于其参数搜索计算量偏大,在自主式水下航行器等计算力有限的小平台难以实时处理.针对该问题提出了一种基于二次相位变换的线性调频信号速度估计方法,根据多普勒频移后线性调频信号的二次相位变换的解析解,分析了二次相位变换后变换域频谱展...     

金属表面裂纹脉冲压缩增强型激光超声检测方法研究

为了提高激光超声技术检测能力,提出了一种基于脉冲压缩的增强型激光超声检测方法,并将其用于金属表面裂纹检测。该方法结合激光束空间分布调控技术,激发线性调频超声表面波信号,进一步利用匹配滤波算法对线性调频激光超声表面波信号进行脉冲压缩,可大幅度提高激光超声检测信号的信噪比和分辨率。建立空间调制激光超声数值计算模型,研究线性调频激光超声信号激励方法;基于数值模拟获得的线性调频激光超声检测信号,开发基于匹配滤波器的激光超声脉冲压缩信号处理方法;通过数值模拟不同表面裂纹缺陷与不同空间调制情况下的脉冲压缩信号效果,探究该方法对于激光超声检测信号信噪比的增强能力,并最终通过试验验证。结论表明,基于脉冲压缩技术的增强型激光超声检测方法,可以大幅度抑制噪声信号,提高针对金属表面裂纹的缺陷检测能力,解决激光超声无损检测信噪比低,灵敏度差的问题,也为该方法进一步研究提供理论依据和试验指导。     

一种新的估计多项式相位信号瞬时频率的参数化时频分析方法

通过多项式非线性核函数取代线性调频小波变换中的线性核函数,提出一种新的参数化时频分析方法：非线性调频小波变换。对瞬时频率是时间任意连续函数的信号而言,选择合适的多项式核特征参数,非线性调频小波变换的时频分布有良好的时频聚集性。应用非线性调频小波变换分析任意阶次多项式相位信号。由于非线性调频小波变换的性能取决于多项式核特征参数,本文还给出非线性调频小波变换的核特征参数估计算法,进一步可实现多项式相位信号的瞬时频率和参量估计。仿真信号验证算法的有效性。     

激光发声及其发声的机理

宽带调制的相关光声检测技术是兼有单频和脉冲光声检测特点的一种新的光声检测技术。在时域,它可以获得不同深度的信息,在频域,它可以得到很宽频率范围内的响应。 目前宽带调制技术主要有伪随机编码调制和线性调频两种。我们在实现了Lagrange序列伪随机编码调制的光声检测后,又进行线性调频技术的研究。理论和实验上均已证明线性调频信号的自相关函数比伪随机编码调制信号的自相关函数更逼近δ函数。本文将简要地介绍线性调频技术的原理及在薄膜热扩散率测定中的一些实验结果。线性调频技术在光声检测薄膜热扩散率中的应用@钱梦騄$同济大学…     

应用分数傅立叶变换方法的水下目标特征提取

针对基于传统时频分析方法的水下目标特征提取方法的缺陷,引入了一种新的时频分析方法——分数阶傅立叶变换（FRFT）方法用于处理水下目标特征提取问题。仿真信号和实际试验数据的处理结果表明,当主动声纳的发射信号为线性调频信号时,分数阶傅立叶变换方法可以使目标的回波能量在分数阶域的对应区域聚集,使目标和混响的分数阶傅立叶变换在分数阶域上不仅呈现明显不同的特征,而且较其他时频分析方法具有抗混响的优点。     

线性调频信号检测的快速调频变换算法

线性调频（LFM）信号是雷达和声呐系统中常用的宽带信号。介绍了一种快速调频变换算法,用于线性调频信号的检测。首先对该方法进行了详细的推导和讨论,讨论了该快速算法中使用到的部分傅立叶变换快速算法,并研究了快速调频变换算法的计算量。最后,实验表明了快速调频变换算法有良好的信号检测性能。     

数字滤波器研究

在线性系统中,信号滤波过程一般定义为,当输入波形通过一个系统时,对它作一个线性运算。在时间域上这种变换如像内插,外插,微分和积分;在频率域上这种变换则如低通滤波或平滑,带通滤波,谱设计和谱分析。如模拟滤波器对连续时间信号的这种运算,在数学上是用线性常系数微分方程确定的。用拉普拉斯变换可在S域内进行这些运算的分析,用付立叶变换则在f域内分析。同样地,可用常系数线性差分方程来定义离散时间信号的线性变换,并且用z变换来分析和合成离散时间滤波器。     

一种声发射系统的设计

设计了一种声传输的发射系统,为探测油层参数选择通信声信号的频带。利用MATLAB作出了线性调频的采样点,通过PIC单片机控制DAC输出线性调频波形。通过功率模块放大后控制变压器为换能器提供驱动信号。同时还对变压器的高压电源部分做了介绍。     

激光超声探测铝板表面微缺陷深度的数值研究

采用平面应变有限元法模拟了脉冲激光线源在含有表面微缺陷的铝板表面激发声表面波的物理过程,计算结果给出了激光线源逐渐靠近表面微缺陷时接收点得到的位移信号波形特征的显著变化规律;比较了不同深度的表面微缺陷对声表面波时域位移信号特征的定量影响;并在此基础上分析了紧随双极性R ay le igh波之后出现的振荡位移信号的时间间隔随表面缺陷深度增加而呈线性单调递增的趋势;同时证明不同的线光源半宽只会改变振荡信号的相对强度,而不会影响振荡信号的时间间隔;文中结果为利用声表面波位移信号中振荡成分的时间间隔来定量检测材料表面微缺陷深度提供了理论依据.     

遗传算法在分数阶Fourier变换域极值优化中的应用

分数阶Fourier变换采用线性调频基,因此,线性调频（Linear Frequency Modulation,LFM）信号在分数阶Fourier域平面能够聚焦,并形成峰值。为了克服传统步进式搜索法在LFM信号峰值搜索中效率低下的缺点,将遗传算法引入到分数阶Fourier变换极值搜索中。仿真结果表明,该方法优于传统的步进式搜索法。     

分数阶傅立叶变换的线性调频信号降噪

本文在分数阶Fourier变换原理的基础上,提出了一种基于分数阶傅里叶变换的线性调频（LFM）信号的滤波方法,利用该变换等同于对信号在时频平面进行旋转,将混迭有噪声的信号以特定的旋转角作分数阶傅里叶变换,使得信号与噪声在变换域中的交迭达到最小：然后通过窄带通滤波器对LFM信号进行抽取,再经过分数阶傅里叶反变换,恢复出原信号。     

基于高斯线调频小波变换能量谱的齿轮故障诊断

提出了一种基于高斯线调频小波变换诊断齿轮故障的新方法。线调频小波变换是信号的时间－频率－尺度变换，具有比小波变换及其它时频分析方法更强的非平稳信号分析功能。利用高斯线调频小波变换作齿轮振动信号的能量谱估计，可提取调制边频带结构，识别故障模式。试验结果表明这种方法可有效应用于齿轮局部故障诊断中。     

利用Radon-Wigner变换的空间目标测距算法

针对雷达对运动目标的测距问题,根据运动目标在宽带线性调频脉冲照射下的回波特点,提出了一种采用Radon-Wigner变换进行运动目标测距的方法。该方法首先研究了运动目标多散射点回波信号经Stretch处理的数学模型,然后针对处理后回波的叠加性和线性调频特点,利用Radon-Wigner变换的时频聚集特性,对其进行调频参数的估计,进而实现匀速运动目标的测距。仿真结果表明,该方法对运动目标的测距是有效的。     

线性信号处理结构

很多信号处理问题的大部分计算量是线性变换运算,对于像互卷积或匹配滤波这样一类时不变线性变换,横向滤波器就是一种有很高的并行运算能力的模式,它具有高的数据吞吐能力和最少的开销(译注一执行内部操作所化费的时间).本文将叙述如何构造类似的计算模式,以便对包括一维和多维付立叶变换及一维和二维余弦变换在内的一类时变线性变换提供类似的计算效果。此外,对时变变换模式加以综合可实现高功能的时不变线性变换。采用声表面波器件(SAW)和电荷耦合器件(CCD)来实现这些技术,就有可能实时解决几种重要的信号处理问题,如图象数据压缩、谱分析、卷积基阵扫描和波束形成等。采用先进的数字和模拟/数字混合的结构,能把这些快速处理技术推广到高精度和自适应处理中去。     

宽带调频步进信号的全去斜处理方法

针对宽带调频步进信号在逆合成孔径雷达中的应用,在分析信号模型的基础上,提出非常简单的全去斜处理方法,即分别将线性调频子脉冲进行全去斜处理．根据频率步进值,将去斜后的时域信号进行时间搬移．然后再将所有全去斜后经过时域搬移的信号在时域进行相干合成．最后进行傅立叶变换便可实现调频步进信号的压缩处理．文中还将本文方法与基于匹配滤波的子孔径处理方法进行了对比．计算机模拟结果说明了本文方法的有效性．     

科里奥利质量流量计数字信号处理方法的研究

本文提出了一种新型的应用于科里奥利质量流量计的数字信号处理系统：采用线性调频Z变换对科氏流量计信号进行频率的测量和跟踪；采用基于改进的谱线增强技术的滑动Goertzel算法测量信号的相位差。仿真结果表明该系统满足实时性和测量精度的要求，该算法是有效的。     

一种新的有色噪声背景下chirp信号参数估计方法

提出一种先用二次型变换将非平稳的线性调频（chirp）信号转化为平稳形式、然后再用互谱MUSIC方法做后续处理的chirp信号参数估计方法。与其它方法相比,这种方法的突出优点是复杂度低、运算量小,且能在附加较低信噪比（-5dB）的有色噪声情况下可靠工作。仿真实验证明了该方法的正确性和有效性。     

基于频域相位信息的声表面波谐振器回波频率估计

提出一种基于频域相位信息的频率估计算法,利用正弦信号傅里叶变换相位谱中相位与频率的关系实现对声表面波谐振器回波频率的估计,并采用自相关运算消除回波信号初相位对估计结果的影响。通过无线测试系统和仿真回波信号对该算法进行了验证,表明算法的频率估计精度不受激励信号频率变化的影响,并且在整个声表面波谐振器的谐振频率变化范围内都具有较高的精度和稳定性。