用于圆形口径光学元件的功率谱密度检测

光学元件加工质量的检测和评价是保证整个光学系统安全、正常运行的关键.波前功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)能给出光学表面的空间频谱分布,反映高精度光学元件加工质量的特殊要求.在总结现有功率谱密度指标基础上,提出由于圆形口径的旋转对称性,可以采用径向波前功率谱密度来表征圆形口径光学元件波前频谱分布特征的方法,并给出了采用三坐标仪作为测试仪器测量圆形口径光学元件的波前功率谱密度时相应的数值计算方法.     

信号功率谱密度的物理基础

借助于信号对简谐振子和简谐振子阵列的作用,定义了信号的瞬时能量谱密度,进一步引入了信号的瞬时能量、功率谱密度、功率、能量谱密度及总能量等基本物理量,给出了功率谱密度的主要性质以及功率谱密度与其它各物理量之间的关系。     

部分响应信号功率谱密度的计算

提出了一个基于维纳－辛钦定理的求部分响应功率谱密度的有效方法，分析了部分响应信号功率谱密度对于信号传输特性的影响。     

压控振荡器功率谱密度的研究

本文在分析计算了压控振荡器电路中的输出功率谱密度的基础上,针对控制电压涨落的情况,求解了振荡频率随机时的朗之万（Ｌａｎｇｅｖｉｎ）方程,获得了振荡频率涨落的均方根（ｒｍｓ）值,给出了涨落－耗散定理的一种表述,这使我们能更好地研究功率谱密度的线宽和有关噪声的起源。     

PCC-OFDM功率谱密度及系统性能分析

针对多项式相消编码正交频分复用（PCC-OFDM）信号的功率谱密度以及循环前缀对PCC-OFDM功率谱密度的影响进行了理论分析与计算机仿真,研究了循环前缀长度（Cyclic Prefix,CP）与带外功率大小的关系,结果表明在同样长度的循环前缀下,PCC-OFDM比普通OFDM具有较低的带外功率。在不同信道条件下,对PCC-OFDM性能进行仿真,并与普通的OFDM系统进行比较,表明PCC-OFDM具有较高的性能和实用价值。     

光学表面功率谱密度的表征

以硅基板镀制单层HfO2薄膜前后的表面微观形貌的变化为例,开展了光学表面功率谱密度的计算及表征研究。首先给出了一维功率谱密度(PSD1D)、二维功率谱密度(PSD2D)以及各向同性功率谱密度(PSDISO)的计算方法和具体步骤。然后使用原子力显微镜测量了硅基板镀膜前后在1 m1 m、5 m5 m、10 m10 m、20 m20 m四种扫描尺寸下的表面轮廓。在此基础上使用MATLAB编程计算得到这四种扫描尺寸下的PSDISO,对这些PSDISO使用几何平均算法拼接得到具有足够大频率范围的PSDISO-Combined。结果显示,硅基板镀膜前后的PSDISO-Combined在低频段基本相同,中高频段出现了明显差异。分析指出这是由镀膜后表面柱状晶体结构引起的。提出了对PSDISO在频域上积分得到表面均方根粗糙度ISO,再同由定义式计算得到的STD作对比的方法。计算得到的ISO与STD基本相同,验证了PSDISO计算方法的准确性。     

功率谱密度是更好的粗糙度量规

表面抛光者一直追求理想表面。希望表面平——非常平，也希望表面光滑——非常光滑。但这种平和光滑到底意味着什么？均方根(rms)表面粗糙度是其答案吗？我们能获得均方根读数可达纳米甚至更高水平，长期以来一直这样，但这是对表面质量评价的万应灵药吗？多年来围绕表面粗糙度测量设计了理想表面，并研发抛光技术以便在某些表面实现10-11 m级抛光，用研发软件和计量硬件分析这些表面。 谱密度当表面被涂覆时，单独的均方根粗糙度读数已产生令人失望的不确定结果。需要严肃地把功率谱密度看成一个有希望的方法，以便为最佳性能决定表面状态…     

短波信道多普勒功率谱密度研究

为研究短波信道多普勒功率谱密度,将电离层的运动假设为正规层与不均匀团块两种不同的运动,推导出了多普勒频移的表达式;在忽略电子密度随时间变化和地磁场影响的情况下,推导出了多普勒频移的一种概率密度函数表达式;在假设接收天线是圆对称的条件下,推导出了信号散射分量的多普勒功率谱密度函数,结果表明,功率谱密度的形状为混合高斯形;采用寻找误差序列标准差最小值的方法对实验所得数据多普勒功率谱密度的形状进行了混合高斯形状拟合,拟合结果表明理论推导的正确性.     

激光波前功率谱密度与焦斑旁瓣的关系

基于波前功率谱密度(PSD)的定义,分析了采用功率谱密度方法研究中频波前畸变与焦斑旁瓣关系的可行性。由于任意形状的波前畸变都可以由不同空间频率的正弦函数叠加组成,以正弦函数波前为例进行功率谱密度分析和远场分析。分析表明,当中频波前畸变的幅度满足一定条件时,远场二级以上的衍射非常低,可以忽略不计,此时波前功率谱密度与焦斑旁瓣具有非常好的相似性,并且这种相似性仅与中频波前畸变的幅度有关,与空间频率无关。最后还用数值模拟的方法验证了这个结论对叠加后的结果仍然成立。研究结果可以用于设计满足惯性约束聚变(ICF)驱动器打靶对焦斑旁瓣要求的光学元件中频段波前畸变指标。     

超宽带系统的功率谱密度限制问题研究

目前,民用的超宽带(UWB)系统需要满足功率谱密度限制,这不仅大大限制了UWB系统的通信距离和通信速率,且难以保证UWB信号的电磁兼容性能,导致UWB系统迟迟无法得到推广应用。针对该问题,本文给出了不满足功率谱密度限制的扩展超宽带(EUWB)系统的4种潜在应用策略,并指出了它们的优势和存在的问题,为UWB技术未来的发展和应用提供了一种新的思路。     

Butterworth Window for Power Spectral Density Estimation

The power spectral density of a signal can be estimated most accurately by using a window with a narrow bandwidth and large sidelobe attenuation. Conventional windows generally control these characteristics by only one parameter, so there is a trade-off problem: if the bandwidth is reduced, the sidelobe attenuation is also reduced. To overcome this problem, we propose using a Butterworth window with two control parameters for power spectral density estimation and analyze its characteristics. Simulation results demonstrate that the sidelobe attenuation and the 3 dB bandwidth can be controlled independently. Thus, the trade-off problem between resolution and spectral leakage in the estimated power spectral density can be overcome.     

基于MATLAB的GMSK和基带信号功率谱密度仿真实验开发

介绍了使用MATLAB模块仿真的方法开发GMSK系统误码率测试实验、各种数字基带信号功率谱密度分析实验。该方法不仅可以完成对通信系统各模块的仿真,通过对不同模块函数的组合调用,还可以实现对整个系统的仿真。在通信原理课程教学过程中,将仿真实验和电路实验系统结合使用,有效地弥补了电路实验系统的不足。     

利用信号功率谱密度的麦克风阵列噪声消除方法

本文研究了一种在背景噪声和干扰噪声存在的情况下基于麦克风阵列的噪声消除方法,具有准确的指向性。波束形成可以更好的获取指定方向的增强语音及抑制其它方向的噪声的效果。而现已存在的波束形成的方法处理后,增强之后的语音仍然会存在部分的干扰噪声。针对这样的问题,本文提出了一种利用信号功率谱密度比值的广义旁瓣消除波束形成方法来进一步实现对背景噪声和干扰噪声的抑制。此外,本文还进一步利用深度神经网络的方法,通过训练多目标函数下的掩蔽值结合最优改进对数谱幅度,做后置滤波可以更高效地对残留干扰噪声进行消除。本文中通过对比实验,比较了不同的基线方法,更好地验证了所提出算法的有效性。      

功率谱密度传输性质的理论分析和数值模拟

基于Fresnel衍射理论 ,运用Collins公式 ,对具有随机位相扰动的波面的功率谱密度 (PSD)的传输进行了理论分析 ,并针对几种典型的光学系统 ,具体分析了PSD在其中的传输 ,给出了详细的数值模拟解。     

一种中频差外差信号处理的整数检测法

分析总结了已有外差干涉信号处理方法的不足。这些方法均不能移植用于处理中频差。提出了一套基于CPLD的中频差外差信号处理的整数检测方案。为减少加减计数器的冗余工作提出了纯数字电路的对顶、错位脉冲消除预处理法。这种预处理通过引入时钟脉冲,可对时钟脉宽两倍以上信号进行可靠的对顶错位脉冲消除。用VHDL语言设计实现了28位加减计数器。结合已研制成功的3—40MHz频差的双频激光器,期望将双频激光干涉仪的测速提升到4m／s或者更高。     

基于功率谱密度分析真空吸盘对加工KDP晶体表面的影响

由于KDP(KH2PO4)晶体硬度低的特性,在利用单点金刚石切削技术对其进行加工的过程中,所使用的真空吸盘夹具会在其加工表面产生周期性波纹。周期性波纹在强激光非线性效应的作用下,不但会严重影响输出光束的质量,甚至还会破坏光学元件。因此,利用功率谱密度检测KDP晶体的加工表面,分析误差源,并指导加工工艺的改进。最后得出结论:在利用单点金刚石切削技术加工KDP晶体时,应根据不同的加工方式选择不同形状的真空吸槽作为夹具,尽量避免在垂直切削方向上使用真空吸槽吸附晶体,以减小吸槽的吸附力对晶体加工表面的影响。     

跳频信号功率谱密度估计

通过对跳频信号功率谱密度分析,指出经典周期图方法的不足,经过分析改进,得出跳频信号功率谱密度估计合适的方法和参数.仿真结果表明,改进方法具有良好的可行性功率谱估计性能.     

激光远场功率密度测试系统的设计

针对应用漫反射靶与CCD图像传感器测量激光远场功率密度时,只能获取功率密度相对分布的局限性,提出了一种采用CCD图像传感器与分布式激光探测器相结合测试激光功率密度绝对分布的方法, 对其工作原理、构成及关键技术等问题进行了分析和讨论.实验证明,该系统较为准确地实现了对激光远场功率密度的测量,具有普遍的实用价值.