采样时钟抖动在弱光信号检测中的影响分析

信号采样是弱光信号检测的关键技术环节,由于采样时钟抖动引起的采样信号的输出误差会影响后续的信号检测和处理。为此,分析了输入光信号为近高斯分布波形时由时钟抖动引起的采样误差,推导出了采样输出的信噪比损失公式,讨论了采样带宽、输入信噪比以及信号脉宽对输出信噪比损失的影响,最后以取样积分检测技术为对象,计算了在不同累积次数的条件下采样抖动对取样积分检测性能的影响,对弱光信号检测中的采样时钟选取具有一定的指导意义。     

影响四阶累积量二维切片估计性能的参数研究

基于四阶累积量二维切片的参数估计是一种在低信噪比环境下估计直扩信号扩频码周期等通信参数的重要方法。不失一般性,本文基于四阶累积量二维切片方法对AWGN信道下DS-SS/BPSK信号进行了扩频码周期等参数的估计,利用控制变量法深入分析了检测窗口大小、符号持续时间与扩频码周期相对关系、累加次数等参数对其估计性能的影响,并仿真验证结论的正确性。理论和仿真均表明,若反侦查方合理设置符号持续时间与扩频码周期的相对关系,可以降低扩频码周期被检测概率;而侦查方合理设置检测窗口大小和累加次数可以增大扩频码周期检测概率。因此,分析这些特定参数对四阶累积量二维切片估计性能的影响在侦查和反侦查中扮演着极为重要的角色。      

调频连续波相干激光雷达的多脉冲频域相干累积研究

针对相干激光雷达在低空、远距离、高动态目标探测等应用场景中存在的弱信号探测问题,基于调频连续波相干激光雷达,采用多脉冲频域相干累积方法提高激光雷达弱回波信号的信噪比。结合调频连续波理论,分析了信号幅度起伏和相位起伏对多脉冲频域相干累积信噪比效果的影响,实验结果表明,经过M脉冲周期的频域相干累积,微弱回波信号对数信噪比可提升10lg M dB,并且信号幅度起伏、相位起伏可导致多脉冲相干累积信噪比低于理想相干累积信噪比,对于均值分别为2.25×10^-4、1.65×10^-4和相对起伏幅度分别为0.69、0.93的回波信号而言,相位补偿后的回波信号在50脉冲周期内相干累积信噪比的误差因子最大为0.57%、0.3%,该多脉冲频域相干累积方法对相干激光雷达在远距离目标探测、微弱信号接收方面的应用具有重要意义。     

基于高阶累积量和动态统计的放电信号时延算法

为提高时延估计精度,提出了一种基于高阶累积量和动态统计的时延估计优化算法.利用高阶累积量求取放电信号的时延序列,对多组时延序列进行累加求平均,提取出时延.仿真计算结果表明:信号信噪比低于5 dB时未优化的算法判断时延会产生较大误差,而优化算法能够准确检测出信噪比低至-20 dB的放电信号的时延,且累积次数不超过100.通过对100m处实测电晕放电信号的时延求解验证了该算法的有效性和实用性.     

取样显示过程中信号噪声比提高的分析和实验

本文在比前人的分析更为普遍的基础上研究了取样显示过程中信号噪声比的提高问题。文章考虑到在取样脉冲宽度中噪声是一个随机过程,而不仅仅把它的影响当作加上一个随机变数,得出了信噪比提高的更精确的公式。计算和实验都证明了由于考虑了这一事实,信噪比提高超过只考虑增加取样次数所能得到的倍数;而且如果信号所带噪声的频宽比信号的频宽宽时,在一定标称频宽下,调整取样头输入网络频宽和取样脉冲宽度可以得到最佳的输出端信噪比。作者还提出对信号进行连续取样的办法,借以消除对周期中空闲都分取样所浪费的时间,缩短取样变换后低频信号的周期。如果把节省下来的时间再行用于信号的积累,则又可以进一步提高信噪比。作者对理论计算进行了实验验证,得到了和理论相符合而令人鼓舞的结果。     

近地轨道飞行器载波多普勒频偏估计新方法

对于近地轨道飞行器与卫星之间的通信链路,信号收发两端之间的相对运动导致载波存在高动态的多普勒频偏。另外,信号的远距离传输使得信号很微弱,这就极大地降低了信噪比。为了解决低信噪比和高动态环境下的多普勒频偏估计问题,提出一种多累积周期估计方法,提高多普勒频偏检测概率。该方法利用多个信号累积周期来缩小下一个累积周期内谱峰检测的频率区间,进而提高多普勒估计性能。理论分析和仿真结果表明,与现有方法相比,提出的多累积周期估计方法不仅可以提高检测概率而且可以减小估计误差。     

基于线性调频信号的数模转换器时钟抖动误差分析

数模转换器的时钟抖动引起输出信号的误差,该误差会影响后继的信号处理.本文分析了数模转换器中输入为线性调频信号时,由时钟抖动引起的误差.首先给出了该误差平均功率表达式,然后根据该表达式推导出输出信噪比的近似计算公式,最后对影响信噪比的各种因素进行讨论,其中信号的带宽及时钟抖动参数的增大均会降低输出信噪比,而调频斜率的变化对输出信噪比影响较小,采样频率的增大可以在一定程度上提高信噪比.仿真结果验证了信噪比计算公式的正确性,并给出了信噪比随各种因素变化的趋势.     

线性调频连续波雷达信号的参数估计

根据线性调频连续波（LFMCW）信号的周期特点,提出累积Wigner-Hough变换（CWHT）进行LFMCW信号的参数估计。首先分析了自相关函数的特点,通过搜索自相关函数的峰值,实现了信号调制周期的估计。然后根据调制周期将信号分段,进行CWHT。通过CWHT峰值和起始时间的搜索,最终估计出信号的调频斜率与起始频率。理论推导了CWHT的信噪比（SNR）公式,并分析了相关计算。该算法不仅减小了时频交叉项的影响,而且降低了计算的复杂度。同时由于进行了多个周期的非相干累积,提高了该算法的抗噪性能。仿真结果验证了本文算法在低SNR下具有较好的参数估计性能。      

基于四阶累积量的二次谱法检测DS_SS伪码周期

在二次谱方法提取直扩信号扩频周期的基础上，提出了一种基于四阶累积量一维切片的直扩信号二次谱检测法。这种方法不要任何先验条件，利用接收信号的四阶累积量一维切片代替信号的相关函数做二次功率谱检测。克服了高斯白噪声对信号检测的影响，降低了直扩信号的伪码周期检测的信噪比的门限。理论推导和仿真结果表明，该方法能在极低信噪比的条件下检测直扩信号的扩频周期。     

基于周期Choi-Williams Hough变换的线性调频连续波信号参数估计算法

在采用联合CWH(Choi-Williams Hough)变换估计多周期线性调频连续波(LFMCW)信号的参数时,当观察时间大于一个周期时,输出信号的信噪比不再随时间的增加而增大,且时频图中会出现多个峰值干扰信号参数的估计。结合CWH对LFMCW 信号的能量聚集和相干累积思想,该文提出一种基于周期CWH变换的多周期LFMCW信号的参数估计算法,给出了多周期LFMCW信号的PCWH变换公式;分析了PCWH输出信噪比与观测时间和观测样本信噪比的关系;分析了参数估计精度。最后,数值仿真验证了该算法的有效性,证明在对多周期LFMCW信号参数估计时,PCWH更优。     

DS／BPSK信号载频估计的互相关积累法

针对强高斯白噪声背景下的DS/BPSK信号载频估计问题,在研究平方倍频法的基础上,借鉴相关积累思想,提出了一种互相关积累法。该方法利用余弦信号相关而噪声不相关的特性,在平方倍频处理后端加入了互相关积累手段与集平均技术,改善了处理的输出信噪比。计算机仿真表明,两次接收分段互相关积累法在成功地实现了比传统估计方法更低的信噪比容限的同时还有效地节省了系统设备量。     

无源双基地雷达直达波脉冲丢失与相位突变影响分析

 针对利用天线在方位上机械扫描的脉冲雷达为外辐射源的特殊性,首先分析了发射天线主波束在目标驻留时间内,从其副瓣波束截获的直达波存在脉冲丢失或/和180°相位突变的现象,然后分别推导了互模糊函数峰值输出与脉冲丢失总数、相位突变及其对应脉冲序数间的理论关系,并仿真分析了脉冲丢失或/和相位突变对信噪比损失和多普勒频率估计的影响.由仿真结果发现,脉冲丢失或/和相位突变引入的最大信噪比损失约为4 dB,对应的最大多普勒频率估计误差约为频率分辨单元的0.75倍,且其变化规律与理论分析结果相同.     

微脉冲差分吸收激光雷达CO2探测性能研究

为了研究差分吸收激光雷达低空CO2浓度探测效率,分析了探测系统的原理与信噪比,采用近红外微脉冲激光雷达进行了仿真实验,当激光脉冲能量为20μJ、重复频率为10kHz时,推算出信噪比、所需积累时间与探测距离的关系。在不考虑背景噪声情况下(夜间工作),可进行4.5km以下CO2气体浓度的探测;考虑背景噪声情况下(白天工作),只能探测2.4km以下的CO2气体浓度。结果表明,选择夜间探测和更好的探测器件可以提高探测距离。     

基于过采样的DS-SS/BPSK信号延迟相乘多重相关检测

提出一种基于过采样的直接序列扩谱（Direct—Sequence Spread Spectrum，DS—SS）/二进制相移键控（Binary Phase Shift Keyed，BPSK）信号延迟相乘多重相关检测方法，并推导了延迟相乘相关原理，分析了基于过采样的延迟相乘相关方法对输出信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）的影响。理论推导和仿真证明，基于过采样的延迟相乘恢复DS—SS／BPSK信号载波方法保留了待测信号中噪声的高斯白噪声特性；采用多重相关的方法还可进一步提高输出信噪比。     

大幅度CCD输出信号降噪的相关双取样电路

电荷耦合器件(CCD)的输出信号构成复杂,包含有典型的KTC、1/f等类型的噪声,需要进行专门处理后才能获得与入射光信号相对应的高信噪比信号。文章针对具有较大幅度的CCD输出信号,采用宽电压工作的独立运放满足幅度较大的信号处理要求;通过在同一个运算放大器上实现噪声保持及信号采样的形式,消除了不同通道增益差异对信号的影响,获得了较高线性度的信号处理效果;同时结合CCD驱动器的设计,获取相关双取样技术所需的采样及保持脉冲信号,增强了采样与CCD输出信号间的关联程度,从而进一步提高了相关双取样技术消除CCD噪声的效果。采用这种信号处理电路后,将原来噪声处理的水平从约22 mV提高到了约1 mV,并且在一种精密的位移测量系统中得到应用,最后就具体电路设计的难点及注意事项进行了阐述。     

时钟抖动对中频线性调频采样及脉冲压缩影响的研究

时钟抖动是模数转换过程中影响信号信噪比的最主要因素之一。该文从时域连续信号角度出发,按照高斯随机过程模型,分析了时钟抖动对基带和中频线性调频信号信噪比的影响并给出了近似公式。结合量化噪声的影响,可定量计算影响信噪比各因素之间的关系。仿真结果表明适用于模数转换后所得离散数字信号信噪比计算。合成孔径雷达经过脉冲压缩得到图像,为了抑制旁瓣需要使用窗函数加权,分析了时钟抖动在加窗前后对脉冲压缩时峰值旁瓣比和积分旁瓣比的影响。最后讨论了一些减小时钟抖动的具体措施。     

基于Wigner-Hough变换和中值滤波的加速度估计

当雷达发射脉冲个数比较少、噪声方差比较大时,单独使用Wigner-Hough变换(WHT)估计目标径向加速度时会有较大的误差,针对这一问题提出一种Wigner-Hough变换和中值滤波相结合的估计加速度方法,首先研究了相参脉冲回波信号Wigner-Ville分布(WVD)特点,讨论了谱峰位置与瞬时频率的关系,然后采用Hough变换和中值滤波方法时Wigner-Ville分布(WVD)峰值信息进行处理来提取信号的调频率,最后根据加速度估计公式估计出目标加速度,最后进行了仿真验证,在不同积累脉冲个数和信噪比条件下证明了该算法的有效性.     

射频直接采样系统中等效相位噪声模型分析

为了分析射频直接采样系统中的等效相位噪声模型,文中给出了射频直接采样接收机的简化构架,然后理论推导了射频直接采样接收机采样输出信噪比与采样时钟之间的关系表达式。最后,通过建立仿真实验平台对推导结论进行了实验验证,结果表明:射频直接采样系统对采样时钟的频谱纯度要求高,采样输出的信噪比和无杂散动态范围会在时钟信号频谱的基础上恶化。射频直接采样系统可视为射频本振混频和量化采样的过程,其等效相位噪声模型与常规超外差式接收机是一致的。     

A Multidigit Adaptive Delta Modulation (ADM) System

A multidigit adaptive delta modulation (ADM) system has been proposed where the error signal, between the input and the approximated signal produced by ADM coder, is coded in an auxiliary encoder. The error in the auxiliary coder is processed by another ADM and so on. The bit rate of each of these coders isf_{r}/Nwhere fris the overall transmission rate andNis the number of coders used. The bit streams are interleaved for transmission and at the receiver they are separated and decoded, and these signals are added and filtered. It is shown that for a given transmission rate, each coder operates at a basic sampling rate of frBsuch thatN_{opt} = f_{r}/f_{rB}gives the optimum number of coders to be used for maximum signal-to-noise ratio (SNR). A bound is derived for the maximum SNR of such a system and is compared with the bounds derived for other predictive coders. The experimental results of a two-digit ADM are presented. An average SNR of 30 dB is obtained with a dynamic range of 32 dB at fr= 32 kbits/s for band-limited noise signals. The SNR increases with the sampling rate at 15 dB/octave, as against 9 dB for a single-digit ADM. The frequency response is good and the variation of SNR with the message frequency of the delta coding system has been improved. The effect of channel errors has also been studied and the performance of the system is found satisfactory.