频率估计的一种多段同频正弦信号频谱相关算法

为提高低信噪比条件下正弦信号的频率估计精度,针对多段同频正弦信号,该文提出一种基于频谱相关的频率估计算法。首先,构造加权因子对多段同频正弦信号频谱进行加权积累,得到最优加权积累频谱;然后,将多段同频正弦信号的最优加权积累频谱和累加频谱进行相关运算,得到频谱相关谱;最后,谱峰搜索频谱相关谱,实现频率的精确估计。模拟结果验证了该文算法的有效性。     

正弦平滑时间幅度调制的低抖动时钟信号产生

针对低抖动时间幅度调制时钟信号引入滤波失真的问题,提出了一种正弦平滑改进的时间幅度调制方法,对时间幅度调制时钟信号进行正弦函数平滑处理,在保持过零点抖动较小前提下,改善时钟信号的频谱特性。仿真分析和现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array, FPGA)硬件实现结果表明,产生的正弦平滑时间幅度调制时钟信号有效抑制了带限失真,优于普通的数字压控振荡器和原始的时间幅度调制时钟信号。     

降低基于PSWF的非正弦调制信号PAR方法

针对基于椭圆球面波的非正弦调制信号峰均功率比大的问题,提出了降低峰均功率比方法。该方法根据基于椭圆球面波的非正弦调制符号时域特性,通过选择峰均功率比小于期望值的调制符号进行传输,从而达到降低调制信号峰均功率比的目的。理论分析和仿真结果表明,该方法不仅有效降低了调制信号的峰均功率比,而且不会降低通信系统的误码性能,也不会导致调制信号功率谱展宽和功率谱集中度变差。     

基于循环平稳特征的正弦调制相位信号参数估计

正弦调制相位信号是微动目标雷达回波微多普勒信号的一般形式。该文利用正弦调制相位信号的循环平稳特性推导了信号的循环谱,并由循环谱特征估计信号的参数。相对于传统的频谱分析方法,基于循环谱的参数估计方法对平稳噪声有较好的抑制作用。仿真实验以及误差分析证明了方法的有效性。     

基于正交脉冲的非正弦时域正交调制方法

针对非正弦波信号的频带传输问题,同时为了有效提高系统的频带利用率,提出了非正弦时域正交调制方法,基于频谱控制设计时域正交的正余弦脉冲组加载信息,已调信号是频谱特性可控的带限信号,在时域上正交,在频域上频谱相互混叠,接收端采用基于脉冲谐振的检测方法,可正确分离、检测信息.该调制方法有效提高了系统的频带利用率,且可适用于任意通信频段.     

基于二维幅值谱的正弦信号频率估计

信号中含有噪声或非整周期截断时发生的频谱泄漏是导致正弦信号频率估计精度不高的主要原因。针对这一问题,从扩展信号频谱表征方式出发,将经典幅值谱扩展至不受频谱泄漏制约、表现力更强、可读性更好的二维幅值谱。与经典幅值谱相比,二维幅值谱除包含信号的频率个数、幅值信息外还包含了易于获取的周期信息,且具有一定的抗噪性,在信噪比低至-10dB时仍有较好表现力。提出一种估计方法,先从二维幅值谱中估计出信号的周期T,然后根据信号采样频率、信号频率、以及信号周期T之间的定量关系完成信号的频率估计。实验结果证明了该方法的有效性。基于二雏幅值谱的正弦信号频率估计方法为正弦信号的频谱估计提供了一种新思路。     

高性能DDS正弦信号源设计与实现

为了节约硬件资源,同时获得高信噪比的正弦信号,采用CORDIC算法和Δ-Σ调制器产生DDS正弦信号,由CORDIC产生多比特的正弦信号数据,再利用Δ-Σ调制技术把多比特的正弦信号转换为1 b的数据流,最后经过低通滤波器滤除混叠的频谱得到正弦信号,这种技术优势在于精度高、成本低、硬件结构简单。通过仿真及硬件测试,所设计的DDS无杂散动态范围可达到56.1 d Bc,信噪比在100 d B以上,幅度衰减误差小于0.5%,表明该方法具有分辨率高、速度快和频谱杂散小等优点。     

高性能的正弦音频信号发生器

过取样ΔΣ调制Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ技术已广泛用于移动通信、数字音响等领域，其中过取样ΔΣ调制Ｄ／Ａ变换技术可以用来产生高性能的正弦音频信号。高性能的正弦音频信号发生器可以精确地控制信号的频率和幅度、在音频范围内是稳定的，对应的动态范围可以超过８０ｄＢ。     

高性能正弦音频信号发生器

过取样△∑调制Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ技术已广泛用于移动通信，数字音响等领域，其中过取样△∑调制Ｄ／Ａ变换技术可以用来产生高性能的正弦音频信号，高性能的正弦音频信号发生器可以精确地控制信号的频率和幅度，在音频范围内是稳定的，对应的动态范围可以超过８０ｄＢ。     

基于椭圆球面波信号的连续相位调制及其频谱性能分析

椭圆球面波信号（PSWF）是时频域最佳能量聚集性信号,探索性地将PSWF信号应用于连续相位调制（CPM）技术,对基于椭圆球面波信号的CPM调制信号产生过程进行了描述;给出了采用自相关函数法对基于PSWF的CPM调制信号功率谱密度计算方法;结合数值计算、分析对比了最小频移键控、正弦频移键控、高斯最小频移键控以及基于高斯函数的CPM调制信号功率谱密度及其信号占用带宽等特性。数值计算结果表明椭圆球面波信号相比矩形脉冲、升余弦脉冲、高斯脉冲及（类）高斯脉冲作为CPM的基带调频信号,可以获得频谱性能、能量聚集性较好的CPM信号。     

太赫兹波前调制超表面器件研究进展

超表面是一种由人工微结构组成的超薄平面器件,能够实现对电磁波振幅、相位以及偏振态的调控,具有体积小、重量轻、集成度高、可灵活操控电磁波等优势,在电磁波谱、波前调制中发挥着巨大的作用。综述了近年来基于超表面的太赫兹波前调制器件的研究进展。总结了基于Pancharatnam-Berry相位、基于局域表面等离子体共振(LSPR)、基于Mie共振的三种超表面单元结构对电磁波的振幅、相位调控机理,并讨论了实现高效率超表面的方法。之后,介绍了用于设计波前调制超表面器件的纯相位调制方法和复振幅调制方法。综述了在太赫兹波段典型的超表面波前调制器,包括单一功能、复合功能以及可调谐功能的超表面波前调制器件。在早期的研究工作中,设计的超表面可实现波束偏转、波束聚焦、全息成像、以及涡旋光束、自聚焦光束、洛伦兹光束等特殊光束产生等功能。为提高太赫兹器件的利用率,波分复用、偏振复用等功能复用的太赫兹超表面器件被提出。随着对太赫兹波前动态调控需求的增长, 一些主动的太赫兹超表面器件被提出并在实验上被验证。共有两种主动的超表面器件。其中一种主动超表面是通过将超表面结构与半导体材料或相变材料结合形成的,另一种是通过光泵浦硅片形成的全光器件。全光超表面在不用重新加工的前提下能够被重复使用。通过调整投影在硅片上的超表面图像即可动态操控太赫兹波前。全光超表面具有动态控制波束扫描和波束聚焦的能力,将来可应用于太赫兹通信、太赫兹雷达等领域。最后,对太赫兹波前调制超表面器件的发展趋势与应用前景进行了展望。     

Conditional error rate and combining schemes for hybrid automatic repeat request with M‐pulse amplitude modulation

In hybrid automatic repeat request (HARQ), maximum ratio combining (MRC) is usually employed at the receiver if the retransmitted signal is the same as that of the first transmission. However, it is proved that MRC is not the optimum combining scheme with binary phase shift keying modulation in terms of the conditional error rate. In this paper, the conditional error rate of HARQ with M‐pulse amplitude modulation (M‐PAM) and arbitrary combining schemes at the receiver is analyzed. Then, the optimum combining scheme with M‐PAM is proposed with the aim of minimizing the conditional error rate.Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

All‐Dielectric Metasurfaces for Simultaneous Giant Circular Asymmetric Transmission and Wavefront Shaping Based on Asymmetric Photonic Spin–Orbit Interactions

The control of polarization and wavefront plays an important role in many optical systems. In this work, a monolayer metasurface is proposed to simultaneously realize circular asymmetric transmission (AT) and wavefront shaping based on asymmetric spin–orbit interactions. Circularly polarized incidence, accompanied with arbitrary wavefront modulation, experiences spin‐selected destructive or constructive interference. An extinction ratio of ≈10:1 and an AT parameter of ≈0.69 at 9.6 µm, as well as a full width half‐maximum of ≈2.9 µm (≈30% of the peak wavelength), are measured with the designed metasurface. These measured results are more than four times of those achieved with previous monolayer chiral structures. As far as it is known, this is the first report on the realization of simultaneous giant AT and arbitrary wavefront modulation with only one metasurface. Due to its fabrication simplicity and the multifunctionality of the designed metasurface, this work may provide a promising route to replace bulky cascading optical components with only one ultrathin metasurface for chiroptical spectroscopy, chiral imaging, optical communication, and so forth.     

毫米波热辐射阵列的空间谱估计阵列误差模型研究

将空间谱估计算法应用于毫米波热辐射阵列接收系统对目标进行超分辨率探测,需要解决目标热辐射信号弱及阵列误差使性能下降这两个主要问题.为此,建立了低信噪比阵列误差模型,该模型综合考虑了通道幅相误差对信源和通道噪声的影响,推导出由它们所造成的阵列接收数据自相关矩阵的特征值扰动范围和信号特征向量空间误差距离.利用该模型提出了一种通道幅相误差校正算法,使得高分辨率的空间谱估计算法能够很好地应用于毫米波热辐射阵列接收系统,并通过实验验证了新模型及校正算法的正确性和有效性.     

1-Gsymbol/s 64-QAM Coherent Optical Transmission Over 150 km

Quadrature amplitude modulation (QAM) is an excellent modulation format for realizing optical communication systems with a high spectral efficiency of much greater than 1bit/s/Hz. We describe QAM coherent optical communication that we achieved by using heterodyne detection with a frequency-stabilized fiber laser and an optical phase-locked loop (OPLL) technique. The phase error variance of the intermediate frequency signal of the OPLL was 6.1times10^-3 rad. A 1-Gsymbol/s 64-QAM coherent signal was successfully transmitted over 150km     

Sagnac光纤水听器锯齿波相位偏置技术

提出了Sagnac光纤水听器锯齿波主动相位偏置方案,分析了锯齿波2π复位误差对系统性能的影响。采用频率为94.05kHz,复位电压为10.84V的锯齿波对信号进行调制,将系统偏置在π/2附近。为抑制2π复位误差的影响,采用与锯齿波同步的脉冲信号控制模/数(A/D)转换器定时采样,采样结果就是所需的声音信号。实验表明,该系统在10kHz频率响应处信号幅度平均值为0.067rad,方差为3.08×10-5rad,信号幅度相对变化仅为0.046%,系统相位偏置十分稳定。     

温度对液晶波前校正器响应速度及LUT的影响研究

温度起伏会对液晶器件的相位调制特性、响应速度有影响,从而影响自适应光学系统中的液晶波前校正器的相位调制精度。针对该问题,本文研究了温度对512×512像素的硅基液晶波前校正器(LCOS)的LUT(look-up table)的影响,正是由于LUT的变化导致其相位调制特性不同;实验测量了不同温度下LCOS的时间和相位响应特性,由此计算了对应的LUT,利用最小二乘拟合方法对得到的数据进行拟合,给出了16～26℃范围内的关系式,利用此关系式可以获得该温度范围内不同温度下合理的LUT。我们在LCOS上施加闪耀光栅灰度图后,对不同LUT下入射光束的衍射效率分别进行测量,结果表明我们利用关系式内对应温度下的LUT取代LCOS中固定值的LUT方法可以克服温度的起伏带来的影响,提高LCOS的相位调制能力。本方法对于液晶器件在自适应光学、显示等领域的应用也有帮助。     

一种消除伴生调幅的光源调频型相位生成载波解调方法

为了克服伴生调幅对光源调频型相位生成载波(PGC)解调方法的影响,提出一种基于双路干涉信号和微分-交叉相乘(DCM,differential-cross multiply)的PGC解调方法.通过3×2耦合器引入双路干涉信号,直接调制光源频率获得相位载波.实验结果表明,新方法较好地消除了光源伴生调幅的影响.对于4 rad...     

自旋依赖强度可调谐的相变超构透镜

超表面是一种基于亚波长各向异性单元结构的超薄平面光学器件,能够在微观尺度下调制电磁波相位、偏振和振幅等,从而实现波前的任意调控。超构透镜作为超表面走向实用化的重要代表,凭借其超强的光波操控能力、超紧凑结构、多功能性及与半导体工艺兼容等突出优点,引起了研究学者的极大兴趣。然而,已报道的超构透镜受限于相位分布设计,难以同时实现偏振复用及强度可调谐聚焦功能;且结构一旦确定,其电磁性能就被锁定,在灵活调制电磁波方面受到很大限制。为此,文中从各向异性单元结构的设计和优化入手,协同PB相位和传输相位,设计了两种能够在不同空间取向（横向和纵向）上实现自旋分裂的Ge₂Sb₂Se₄Te₁ (GSST) 相变超构透镜。通过改变入射圆偏振光的椭偏度,两超构透镜均可实现强度可调谐聚焦性能;通过调控相变材料Ge₂Sb₂Se₄Te₁从非晶态逐渐转变为结晶态,两超构透镜均可实现聚焦性能的连续调谐并最终达到“ON”和“OFF”的动态切换。所设计的自旋依赖强度可调谐相变超构透镜有望在多成像系统、机器视觉和显微成像等领域发挥重要作用。