基于自动频率跟踪的虚拟数字锁相放大器

为避免传统设计中待测信号与参考信号之间的道间干扰,以及信号传输过程中引入的噪声,设计了一种基于LabVIEW开发平台的虚拟数字锁相放大器（DLIA：Digital Lock-In Amplifer）。通过引入自动频率跟踪模块,大大降低了待测信号与参考信号频率的失配程度。同时,在经典的正交相敏检波算法基础上,通过对输出信号进行优化处理,得到了良好的输出波形。实验结果显示,待测信号的信噪比RSNR可小于-20dB,可检测的最小幅值达10μV,自动频率跟踪模块的锁频误差小于0.02%,信号幅值的测量误差小于0.05%。该设计的自动频率跟踪能力的虚拟DLIA具有良好的测量稳定性。     

高选择性便携式正交锁相放大器研制

针对商用锁相放大器或虚拟锁相放大器体积较大、价格昂贵,无法集成在便携式设备中的问题,利用信号相干检测原理,设计并研制了一种基于ARM7的便携式正交锁相放大器,包括两路参考信号相互正交的相敏检波器。为验证各电路功能,详细测量了各模块的输出信号波形。利用信号发生器模拟产生待测信号,对两路相敏检波器的输入输出关系做了标定,并重点对所研制锁相放大器的性能做了测试和表征,包括量程、均值误差、选频特性和检测下限等。实验结果显示,系统测量下限小于等于5mV,检测范围为5～3000mV,均值误差绝对值小于等于10mV,满度测量误差小于等于1％,待测信号允许带宽0—50kHz,3dB频带宽度小于1Hz,达到了便携式仪器的测量要求。     

谐振式光纤陀螺数字锁相放大器设计

介绍了基于双频率锯齿波组合调制的谐振式光纤陀螺（R-FOG）的检测原理,分析了数字系统信号相关检测的理论.通过分析陀螺输出信号的特点,利用可编程逻辑器件（FPGA）产生的同步方波进行解调,优化设计了一种用于R-FOG检测系统的数字锁相放大器,并分析了其相关检测的信噪比改善.应用于陀螺系统,实现了谐振频率快速、稳定的跟踪锁定.实验结果表明,设计的检测电路满足闭环反馈的精度要求,锁定时间为1.1 ms.     

微机械角速率传感器CMOS闭环驱动电路

为解决微机械角速率传感器的驱动信号对检测电极的耦合问题,提出一种基于电压频率调制闭环静电力驱动方法．该方法将驱动电压调制到高频,有效地将机械谐振频率与电压驱动频率分离,同时不改变驱动静电力的相位与频率．采用自动增益控制电路使得闭环驱动幅值非稳定性为0．01％,片上集成跨阻放大器可实现1aF／sqrt（Hz）电容变化测量...     

微弱激光信号的数字相关检测技术

为了从背景噪声中提取微弱激光信号,设计了一个用于微弱激光信号检测的光电检测系统.提出了一种用于微弱激光信号检测的、改进的数字相关检测技术——数字正交相关检测.对光电检测系统进行了整体的设计,在数字相关检测基本原理的基础上,分析并仿真了数字正交相关检测.实验结果表明数字正交相关检测技术可以对调制频率在1 MHz以内、幅值为1 V、随机干扰噪声幅值为0.5 V的微弱激光信号进行检测,幅值检测相对误差在0.1%~1.2%范围内,进一步表明该检测技术可以作为一种检测微弱激光信号的有效方法.     

基于改进ApFFT的动平衡信号检测算法

动平衡信号的检测应用于精密仪器,需具有较高精度。针对传统方法在处理动平衡信号时存在的能量泄露和分析精度不够的问题,提出改进的全相位FFT (ApFFT)动平衡信号检测算法。ApFFT能够准确提取动平衡信号的相位信息,然后基于时移相位差法修正幅值与频率。仿真结果表明,相比于传统FFT与短时傅里叶变换,改进的全相位FFT算法能高精度测量频率、幅值及相位信息,其相位误差达到10-5级别,幅值与频率误差分别为0.11%和0.48‰,并具有极好的抗高斯白噪声的性能。     

基于LabVIEW平台的锁相放大器在管道泄漏检测中的应用

为了提高干涉型光纤传感器的信号检测能力,开发了基于LabVIEW平台的锁相放大器,并用于Sagnac干涉型光纤管道泄漏检测系统。以解调干涉信号相位,分析了锁相放大器的信号解调原理及泄漏源定位方法,并在泄漏位置为5.0 km处进行了有无泄漏及泄漏定位的实验研究,结果表明.该锁相放大器可以解调出泄漏信号,并能实现泄漏点精确定位.     

基于特征的自动数字调制分类算法

在数字调制分类中,信号的相位周期特性会造成相位的卷叠并降低对接收到的射频信号的自动数字调制正确分类概率。根据最小均方误差原则研究了一种去除相位的线性分量方法,提出了一种调相与非调相信号分类特征以及2PSK和MPSK的分类方法,并给出了新的简洁的基于特征的数字调制分类判决树。实验结果表明,这种基于相位特征的通信信号的自动调制分类算法具有很强的鲁棒性,对不同类型和滚降系数的脉冲成形滤波器和高码元速率都达到了很高的识别率。     

GPS长距离参考站间低高度角模糊度快速解算方法

提出了一种长距离全球定位系统(GPS)网络实时动态定位(RTK)参考站间低高度角卫星整周模糊度解算方法.利用L1,L2频率的观测值及严格的模糊度固定标准解算宽巷整周模糊度,将固定的宽巷整周模糊度与双频载波相位整周模糊度的整数线性关系作为约束条件,结合双频载波相位无电离层组合观测值估计双频载波相位整周模糊度和相对天顶对流层延迟误差,并搜索确定双频载波相位整周模糊度.利用固定模糊度的卫星大气延迟误差确定低高度角卫星的双频载波相位宽巷整周模糊度,将固定模糊度的卫星双频无电离层组合观测值与低高度角卫星双频无电离层组合值进行方程联立,同时利用低高度角卫星双差宽巷整周模糊度与双频载波相位整周模糊度的线性约束关系,进一步确定低高度角卫星的双频载波相位整周模糊度.使用实测的连续运行参考站(CORS)网GPS双频观测数据进行算法验证,结果表明:该方法可正确有效地实现参考站间低高度角卫星的载波相位整周模糊度的快速解算.     

双频微机控制数字锁相检测系统

为了测量丝绸的反射率分布曲线，我们设计并制作了一台双频微机控制的数字锁相检测系统。它以一台模数转换器配合一台微机完成二个频率的输入信号的锁相检测，具有造价低，线性好，对称性好，测试速度较愉，能使用不带自扫描装置的国产光电二极管陈列等特点，特别适全于双光光电测试系统。本文叙述了双频微机控制数字锁相检测的设计思想，分析了双频试的特有现象－窜扰的发生和消除，解决了在半个周期内采样次数不等而导致的输出不稳     

双频微机控制数字锁相检测系统

为了测量丝绸的反射率分布曲线．我们设计并制作了一台双频微机控制的数字锁相检测系统．它以一台模数转换器配合一台微机完成二个频率的输入信号的锁相检测，具有造价低、线性好、对称性好、测试速度较愉，能使用不带自扫描装置的国产光电二极管陈列等特点．特别适合于双光路的光电测试系统．本文叙述了双频微机控制数字锁相检测的设计思想，分析了双频试的特有现象──窜扰的发生和消除，解决了在半个周期内采样次数不等而导致的输出不稳定问题．     

基于双派克变换的单相数字锁相环设计

针对单相并网变流器的同步问题,为了消除传统正交虚拟信号生成中的延迟环节,结合坐标变换,提出了一种基于双派克变换的无正交虚拟信号的同步单相锁相环设计方法。将单相信号作为派克变换的一相输入,另一相为零,通过两个派克变换,最终获得单相信号的频率和相位,并验证了算法的正确性。分析了基于双派克变换的数字锁相环系统结构;解决了数字系统初值优化的问题;设计了相应的压控振荡器和滤波器及双派克变换的程序结构,实现了系统的数字化设计。仿真和实验结果表明,所设计的基于双派克变换的数字锁相环可准确快速地实现锁相功能。     

钢块缺陷双向涡流检测信号的正交解调电路

为解决双向励磁涡流检测传感器的信号解调问题,设计了适用于低频范围的正交解调电路(包括移相器、模拟乘法器以及低通滤波器),并对电路各模块的特性进行了测试.通过在移相器中设置滑动变阻器调节两级运放的输入、输出阻抗,可以实现对10~30 k Hz内正弦信号的90°相移,测试了乘法器在工作频段内的直流偏置特性.将解调电路与双向励磁涡流检测传感器应用于钢块不同深度缺陷的检.结果表明:偏置电压基本不随工作频率而波动,进行差值补偿后,计算与电路输出结果的互相关系数为0.955 1,整体解调电路对信号解调的幅值误差小于13%,相位解调误差小于8%.可以检测出45号钢中深7 mm的槽型缺陷,且随着缺陷深度的增加,幅值和相位均呈增长趋势.     

基于谱分析的多分量正弦调频信号估计

给出一种基于谱分析的多分量正弦调频信号估计算法。提取观测信号的时变相位,进行解缠绕处理;构造自适应带通滤波器,按照能量大小依次分离出各分量信号;利用频谱分析和卡森准则估计各分量信号的调制频率和调频指数。所给算法无需进行二维平面的峰值搜索,且基于谱分析的参数估计可借助快速傅里叶变换实现,故运算量较小。选取一段时长为1s的观测信号进行仿真实验,结果显示,信噪比大于8dB时,所给算法能够实现各分量信号的分离,且参数均方误差小于-10dB。     

复合波相对相位频率谱异常区分法

研究了复合波激电精密相干检测法．该方法采用复合波电流场源，对复合波信号进行精密相干检测，使待测信号频率与参考信号频率完全相同，它们之间的相位差严格固定；同时通过精确的多次叠加，提高信噪比，准确检测出复舍波信号中各主频率的振幅和相位，并计算出各主频率之间的相对相位差，获取激电复合波相对相位频率谱信号；根据谱的低频段相对相位变化特征和高频段相对相位变化特征的差异，判别地下异常极化体的性质，达到区分激电异常性质的目的．此外，给出了多种地质体的澈电复合波相时相位频率谱异常特征．应用结果表明：利用这些特征可实时、快速、直观地区分激电异常性质；该方法的观测系统轻便，观测精度高，抗干扰能力强，适用于快速普查和详查矿体，以及在生产矿山以高分辨率勘探深部矿体．     

一种适用于复信号的盲源分离新算法

针对复数字通信信号盲源分离中存在相位模糊的问题,提出了一种新的快速盲分离算法,该算法将只适用于实信号的FastICA盲分离算法推广到复数字通信信号中,同时还可以消除同相和正交分量相互独立的复信号的相位模糊性.该算法不用考虑步长的选择问题,不仅收敛速度快,而且具有与实FastICA算法一样的稳定性.仿真结果表明,该算法既可以分离不同载频的数字通信信号,也可以分离同载频的数字通信信号;既可以分离不同调制方式的数字通信信号,也可以分离相同调制方式的数字通信信号.     

一种压控型正交信号发生器设计

低频正交信号发生器在传感器频率特性测试中有着广泛的应用.叙述了一种简易的压控型低 频正交信号发生器的设计方案.电路主要由模拟运算放大器、模拟开关和数字触发器组成.采用三 路相同的积分器电路与数字分相电路组合来产生压控振荡器和两路相位相差90°的三角波信号, 利用三角波-正弦波转换电路实现正交信号输出.两路正交信号再按不同比例相互叠加产生移相 信号输出.介绍了各单元电路的工作原理, 并给出了具体电路和实验波形图.     

一种超宽带数字移相器设计方法

基于矢量合成理论,采用混合微波集成电路技术,提出了一种超宽带数字移相器的设计方法．该方法通过调节两路正交信号的幅度合成得到第一象限内不同幅相的矢量,采用三级级联的结构实现对输入信号的360°移相．运用此方法设计制作了一款超高频、超宽带6位数字移相器．该移相器在相对带宽57％的工作频带内,相位均方根误差小于3.8°,幅度不平衡度小于3.0dB,当应用在宽工作带宽、窄瞬时信号带宽的相控阵天线时,通过划分频带分段修正使幅度不平衡度降低到2.5dB以下,同时减小相位均方根误差至3.0°以下,满足某型相控阵天线的需求．     

自适应OFDM中信号盲检测技术

提出了一种基于高阶累积量的正交频分复用信号子信道调制方式盲检测算法．该算法利用高阶累积量检测特征实现对子信道调制方式的检测，所提出的检测特征可抑制高斯噪声的影响．从理论上证明了高阶累积量检测特征对于子信道的信道衰减和相位旋转具有不变性．通过计算机仿真评估了正交频分复用信号子信道调制方式盲检测算法的性能。表明这种算法在慢时变信道下具有很高的调制方式检测性能和良好的稳健性．     

相位误差对MEMS陀螺检测的影响分析及校正

为提升MEMS陀螺的整体检测性能,对解调参考信号的相位误差对MEMS陀螺检测的影响进行了分析,提出了基于矢量内积鉴相器的相位校正方法.首先从原理上分析了相位误差对解调结果的影响,然后建立了开环解调、静电力反馈正交误差消除加开环解调、静电力反馈正交误差消除加闭环解调3种典型MEMS陀螺检测电路的仿真模型,对解调参考信号存在相位误差的情况进行了仿真。仿真结果表明:不同解调方式中,相位误差对角速度和正交误差的解调影响基本一致,对陀螺的动态范围影响各不相同.同等输入条件下,解调参考信号的相位误差越大,角速度和正交误差的解调结果与真实值的偏差就越大,有必要进行相位校正以消除其影响。 在此基础上,首次将矢量内积鉴相法引入了MEMS陀螺检测电路中,提出了一种可以适用于3种情况的相位校正方法,并进行了仿真。仿真显示,该方法可以消除相位误差,校正正交误差系数和角速度解调误差,提升静电力反馈正交误差消除加开环解调电路的动态范围,且不会影响MEMS陀螺的启动时间,具备良好的通用性。