非均匀取样周期信号取样时间偏差估计算法数学证明

本文证明了在非均匀取样周期信号中只要满足寄生频线不为周期信号基波频线的整数倍这一工程条件,周期信号的各次谐波将不会与非均匀取样产生的寄生谱线发生混叠。     

试论非均匀取样周期信号的数字频谱

在许多高速数据采集系统中,由于取样时基抖动等因素影响,取样过程实际上是非均匀的。本文首先介绍这类非均匀取样模型及数字频谱分析的一般原理,然后详细地导出了非均匀取样周期信号的数字频谱表达式,讨论了它们的一些重要特性;最后分析了四种典型的非均匀取样现象,得出了估计非均匀取样周期信号信噪比(S/N)的一般公式及若干结论。本文的思想和有关结论对开展非均匀时间序列分析、谱估计理论研究及高速数据采集系统的设计都有明显价值。     

幅度非均匀取样信号的数字频谱研究

在并行交替式超高速数字化系统中,由于各个A/D客观上存在的偏置(offset)及增益(gain)的不一致性,造成取样信号幅度的不均匀性.本文首先提出了幅度非均匀取样信号的概念,然后研究了由于偏置产生的幅度非均匀取样信号的数字频谱,推导出了它的数字频谱表达式,详细分析了存在偏置时正弦信号的数字频谱,得到了系统的信噪比公式,最后给出了计算机仿真结果.     

一种时间交替采样的非均匀时延估计技术

给出了一种时间交替采集系统各通道非均匀采样时延偏差的估计方法,分析了非均匀采样信号的频谱特性,介绍了非均匀采样信号时延估计原理。仿真结果表明,该算法可显著提高数据采集系统的性能。     

BOXCAR积分器

Boxcar平均器或称Boxcar积分器是一种基于信号平均技术的微弱信号检测装置,同样是利用了相关原理。它可对被测微弱信号进行取样和积分,从而再现深埋在噪声中的周期重复微弱信号的快速时间变化和测量重复脉冲     

弱非周期性相位取样啁啾光栅的优化方法

取样光栅可以同时对多个信道进行滤波或色散补偿，所以在波分复用(WDM)系统中有广泛的应用，其中周期相位取样光栅是一种很有前途的设计方法，但周期取样的方法会使取样光栅的所有信道具有相同的色散补偿能力。提出设计弱非周期性相位取样啁啾光栅的优化方法，通过引入一组与信道色散补偿量有关的啁啾控制参数，可使不同信道的色散补偿量存在差异。运用该方法设计出弱非周期的取样光栅后，可用传输矩阵法来模拟该光栅的复反射谱，结果显示通过调整啁啾控制参数，可方便地控制不同信道的色散补偿能力，从而能实现对光纤链路色散与色散斜率的同时补偿，而且取样函数的幅度值的起伏则被完全消除。     

周期域分析中非同步取样数据的同步化

针对周期信号分析中的频谱泄漏问题,本文就目前国际上的研究状况和趋势进行了简单地介绍,提出了重新定位取样序列的同步化方法,推导出了同步化取样序列坐标的定位公式.比较详细地讨论了线性、二阶和四阶同步化算法,并对它们的理论截断误差进行了分析.通过对不同谐波形式的仿真信号的同步化运算和误差分析,获得了线性同步化算法的理论和实际误差特性,以及二阶抛物同步化算法和四阶前插同步化算法的实际误差特性.误差分析的结果表明,这种非同步取样数据的同步化算法,具有良好的同步效果,不仅可应用于稳态周期信号,也适用于周期性非稳态过程信号的测量和分析.     

光栅参数对折射率剖面非均匀取样光纤光栅的影响

利用传输矩阵法,数值分析了光栅参数对折射率剖面非均匀的均匀光纤光栅及取样光纤光栅的透射谱、偏振关系损耗和偏振模色散的影响。计算结果表明,均匀光纤光栅的光栅条纹可见度及光栅周期对其偏振关系损耗和偏振模色散影响很大;改变取样光纤光栅的取样周期及光栅段长度,透射谐振峰的幅度、偏振关系损耗和偏振模色散的最大值均随取样光纤光栅长度的增加而递增。与靠近中心波长的谐振峰相比,折射率剖面非均匀导致的双折射对取样光纤光栅远离中心波长的谐振峰的影响较小。     

高精度延时电路在激光测距仪器检测中的应用研究

基于计数器的延时电路是激光测距仪器模拟检测常用的延时器, 但其启动信号与首计数脉冲之间往往存在小于一个计数时钟周期的偏差, 提出一种基于可编程逻辑阵列(FPGA)的补偿方法对该偏差进行补偿。该方法利用FPGA内部的进位延迟线实现时间-数字转换电路, 可精确测量计数器启动信号与首计数脉冲间的时间偏差, 分辨精度可以达到80 ps。该时间偏差转化为模拟距离偏差值用于对计数器延时效果进行补偿, 大大提高了延时时间模拟空间距离的精度, 增强了对激光测距仪器的模拟检测能力。     

用于部分响应数据传输系统的自动均衡器

改进了的抽头横向延迟线滤波器,可作为部分响应数字数据信号的自动均衡器。部分响应信号,即这种信号脉冲响应的非零取样延伸到不止一个取样周期,用相关比较,由经过均衡器畸变信号的不止一个时间间隔取样而来的误差和极性分量,用来调整各个抽头衰耗器的各个增量。这种多次取样的相对极性,进一步在判决中,考虑是否对给定的抽头衰耗器以增量。     

High-performance optical-fiber-nonlinearity-based optical waveform monitoring

An all-optical waveform sampling system with simultaneous submilliwatt optical signal sensitivity (20-dB signal-to-noise ratio) and subpicosecond temporal resolution over more than 60-nm optical bandwidth is demonstrated in this paper. The optical sampling was implemented by four-wave mixing in a 10-m highly nonlinear fiber using a sampling pulse source with a sampling pulse peak power of only 16 W. The sampling performance was evaluated in terms of sensitivity, temporal resolution, and optical bandwidth with respect to fiber length, sampling pulse source wavelength offset from the zero-dispersion wavelength of the highly nonlinear fiber, sampling pulse peak power, and walk-off due to chromatic dispersion. This paper also presents a summary of the available methods to achieve polarization-independent optical sampling as well as a brief summary of the available sampling pulse sources viable for optical sampling.     

基于二阶采样和二次混频的全数字正交解调

在获取有采样时间差的数字I／Q信号过程中,二阶采样在采样频率、载频和采样时间差的选择上比一阶采样有更大的自由度。建立了单中频二阶采样正交解调模型,通过获取有采样时间差的数字复指数信号和利用二次混频技术,提出了一种新的采样频率与载频关系式,极大地拓展了二阶采样的采样频率、载频和采样时间差的选择范围,简化了ADC前端雷达系统设计和ADC采样过程。最后通过实验仿真与分析进行了验证。     

高速高清CCD自适应相关双采样技术

相关双采样技术被广泛地应用于CCD 视频采集,能够有效地消除复位噪声,白噪声等CCD输出噪声。但是当CCD 工作在高帧频状态下,需要高速的输出数据,由于像素时钟较快会出现采样位置不稳的情况。文中采用自适应相关双采样技术,可以自适应地调整采样脉冲的相位,使相关双采样的两个采样脉位于合理的采样位置,能够正确地采集像素信息。采用自适应调整CCD 相关双采样位置的技术,能使高清高速CCD 在像素频率很高的情况下,也能稳定地工作,输出高质量的图像。     

Complex bandpass sampling and direct downconversion of multiband analytic signals

The kernel concept of the software defined radio architecture is to eliminate the analogue mixers and to place analogue-to-digital converters as near the antenna as possible. Bandpass sampling can be used for direct downconversion without analogue mixers. In this paper, we report an efficient method to find the ranges of valid bandpass sampling frequency for direct downconverting multiple bandpass analytic signals (single-sideband RF signals). The algorithm results in the ranges of valid bandpass sampling frequency for the complex signals in terms of bandwidths and band positions of the single-sideband RF signals. Compared to real bandpass sampling, the valid sampling frequency ranges are easier to find and the ranges thus obtained having much wider interval than those of real sampling. As a consequence, the complex sampling scheme is more flexible in choosing sampling frequency and more robust to the sampling frequency variation. Furthermore, if spectral inversion is not permitted, then in some cases there will have no applicable sampling frequency under Nyquist rate for real sampling.     

Implementation methods of repetitive sampling on an OTDR for alignment of ghost reflection in short-period measurement with a short-length fiber

This paper discusses implementations of a repetitive sampling measurement for OTDR considering ghost effect for short period measurement with a short-length fiber. Repetitive sampling is done to acquire higher equivalent sampling rate with a low sampling clock in the data acquisition. However, the repetitive sampling can cause misalignment of ghost reflection which produces a distortion. This study analyzes the effect of ghost on the repetitive sampling measurement result. The implementations which can be categorized based on the delay object, delaying sequence, and delay looping steps are analyzed for the distortion possibility and proposed to avoid a mis-aligned ghost reflection measurement. The experiment with an OTDR that has an equivalent sampling rate of 10 GHz obtained using a 10 MHz sampling clock and 100 ps delay is shown to validate the method.     

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。     

基于高非线性光纤中四波混频效应的全光取样系统

为了克服高比特率光信号实时取样时所面临的高速模数转换(ADC)限制,构建了一套基于高非线性光纤(HNLF)中四波混频效应的全光等效取样系统。全光取样系统主要包括取样脉冲信号产生、全光取样门和信号处理3部分,其中全光取样门为本系统的核心部分。取样脉冲和信号共同注入到HNLF中,基于四波混频效应实现全光取样。实验中,分别以10Gb/s、40Gb/s非归零OOK信号进行了取样实验验证。实验结果表明该取样系统可以实现高速光信号的取样过程。本文取样系统结构简单,且不受光信号速率的限制,可应用于更高速率的信号测量。     

新型超宽带探地雷达数字采样接收机设计

基于探地雷达应用,结合等效时间采样技术和实时采样技术的优点,提出了一种新的超宽带等效数字采样技术。该采样技术不需要采用集成模数转换(A/D),而是通过对模拟信号进行1比特并行时间交替采样和均匀量化来实现模数转换的功能。基于该技术思想,利用一片现场可编程门阵列(FPGA)研制出具有等效4.096GHz采样率、7位精度模数转换功能的超带宽探地雷达数字采样接收机。电路结构紧凑,功耗低于1.5W.实测结果表明:该接收机的模拟带宽达500MHz,具有很低的量化噪声,能很好的重构输入信号。同时,该接收机具有很好的性能,能满足超宽带探地雷达的要求。     

Nonuniform sequential sampling for signal analysis

New electronic technologies for signal analysis raise the possibility of sampling very rapidly, with a time-varying density, and determining empirically both the sampling rate and the window width as the signal evolves in time. These opportunities also point to the possibility of sequentially sampling in a time-varying way in more traditional problems. Motivated by these ideas, we establish a sampling formula, valid in cases where both sampling rate and window width may be varied. The formula states that, in terms of the ways in which these quantities should alter with time, optimal performance is achieved when the window width is inversely proportional to squared sampling rate, and sampling rate is directly proportional to squared bias.     

中频采样QPSK解调的FPGA设计与实现

中频采样QPSK解调是一个比较成熟和稳定的技术,它克服了基带采样所带来的一些模拟因素。从中频采样出发,介绍了中频采样理论以及QPSK解调的组成和实现框图,同时也对2种采样方式进行了性能比较。中频采样也有利于设备的小型化和产品化。