正弦波调制对谐振式陀螺中谐振信号的影响

谐振式光纤陀螺（R—FOG）是利用光学Sagnac效应实现对转动角速度检测的一种高精度惯性传感器件。理论分析了正弦波调制特性,搭建了光学微谐振腔的调制解调实验系统,实验对比了正弦波、锯齿波、三角波3种调制波形对谐振信号信噪比的影响,得出了正弦波调制效果最好,提高了谐振信号的信噪比。针对不同调制幅度和频率条件下的正弦波调制对谐振信号的影响进行了测试,得出了调制幅度和调制频率对谐振信号的影响,为光学微谐振腔在谐振式陀螺系统应用中相位调制选择最佳的参数提供了参考。     

调频信号的一种数字化精确解调方法

目的：介绍一种用三参数正弦波拟合算法实现的绝对收敛的四参数最小二乘正弦波拟合算法，给出了其收敛区间，绝对收敛判据以及实现过程，在此基础上讨论实现正弦载波的调频信号的精确解调问题。方法：使用一个周期的正弦波曲线模型的滑动拟合法，实现了频率调制信号波 的精确解调。结果：在调制信号是方波的情况下，给出了频率解调的仿真结果和其他参数的波动情况；在1个实测调频曲线波形上进行的解调分析，给出了频率调制波形的解调结果，同时，在调制信号也是正弦波的情况下，给出了解调失真的计算方法和结果。结论：本方法是评价载波为正弦波的调频信号的一种优良方法，准确度高，分辨力高，可用于调频信号源及其解调设备的指标评价计量测试。     

调幅信号的数字化解调

介绍一种用三参数正弦波拟合算法实现的、绝对收敛的四参数最小二乘正弦波拟合算法,给出了其收敛区间、绝对收敛判据以及实现过程.在此基础上讨论实现正弦载波的调幅信号的精确解调问题.使用一个周期的正弦波曲线模型的滑动拟合法,实现了幅度调制信号波形的精确解调.在调制信号也是正弦波的情况下,仿真评价了幅度解调效果,并给出了解调失真的计算方法和结果.同时,在一个实测调幅曲线波形上进行的解调分析,获得了非常明确的波形测量结果.本方法是评价载波为正弦波的调幅信号的一种优良方法,准确度高、分辨力高,可用于调幅信号源及其解调设备的指标评价和计量.     

谐振式光纤陀螺全数字闭环方案

谐振式光纤陀螺是一种新型的惯性传感仪器,与传统机械陀螺和其他光学陀螺相比具有很多理论上的优势.数字信号处理电路的谐振式光纤陀螺全数字闭环是采用双频率数字锯齿波相位调制技术对光路进行了相应的调制和解调.对光信号中夹杂的大量白噪声以及数字信号处理中由于有限位数的A/D引入的量化噪声进行综合考虑,提出了用比信号带宽高很多的采样率对含有噪声的信号进行过采样,加上后续的数字信号处理,低位数A/D和高位数A/D的检测效果几乎一样.数字调制的精度影响了系统的精度,使用平均法用低位的D/A可以实现很大的调制动态范围.经过基于文中设计的数字系统的实验,得到了和理论仿真类似的解调曲线,证明了文中提出的数字闭环方案的可行性.     

基于DSP的悬浮转子微陀螺数字幅度解调

在悬浮转子微陀螺中输出的角度检测信号为一经过幅度调制的调幅波形,为了使用数字信号处理器(DSP)读取调制波形中的低频有用信号,需要开发一种数字解调系统。介绍了一种能应用于悬浮转子微陀螺信号检测的基于DSP的数字滤波自相关算法及其实现,使用D/A和异步串行口将解调所得信号输出。使用经低频调制的20 kHz载波信号进行了实验。实验结果表明:该系统可响应的低频角度变化为25Hz,能够满足悬浮转子陀螺信号检测和后续控制的要求。     

微光学陀螺双频率调制理论与实验研究

对微光学陀螺双频率调制中需要极高调制频率差的问题.提出了一种基于三角波的双频率调制技术.解决了双频率锯齿波调制的回扫时间问题以及数字波形中的台阶效应;指出了不同检测范围和检测精度对应于不同的调制信号频率差;确定了产生特定调制频差的三角波信号波形参数的选取及其实现方法;指明了三角波斜率转折点对调制结果的影响,并提出该问题的解决方法.采用自由谱线宽度1.61 GHz、本征谱线宽度30.1 MHz的集成光学谐振腔陀螺进行实验,完成静态双光路锁定,验证了三角波调制的可行性和优越性.     

调制信号工作频率对谐振式光纤陀螺影响的研究

在谐振式光纤陀螺中,为了解决模拟调制中对锯齿波的回扫时间和线性度的苛刻要求,提高陀螺的检测精度和标度因数的线性度,往往采用数字调制,即采用阶梯波替代锯齿波作为相位调制器的控制信号.从理论上推导了数字调制信号的工作频率与探测器输出光强之间的关系,并利用Simulinking软件仿真了调制信号工作频率对陀螺输出信号的动态范围、陀螺的检测灵敏度和谐振腔输出信号的影响,指出在陀螺系统的实际设计时,应综合考虑以上三方面的影响,合理选取调制频率的大小.     

陈-Mobius多路载波数字通信系统及性能仿真

将几种常用数字波形的陈-Mobius逆变换作为多路载波数字通信系统数字输入信号的编码波形函数族,由其对二进制输入信号进行调制后直接叠加在一起在一个物理信道上进行传输;在接收端,用与各调制编码波形对应的正交的数字波形对各路信号进行同步相干解调,从而构成新的相干调制解调系统;而调制编码波形与解调波形函数族这两个函数族内部本身却是非正交的;而后应用MATALAB平台对这种新型多路载波数字通信系统进行性能仿真,在大量仿真平均的基础上,绘出了使用各函数族的系统的位错率对信噪比曲线,并与传统的相干调制解调系统的仿真结果相比较;结果表明,该系统具有更优异的抗强噪声与干扰的性能,可实现多路载波数字通信的直接叠加,节约系统的初始投资与运行费用.     

基于FPGA的光纤陀螺仪信号处理

采用数字信号调制解调技术对光纤陀螺进行闭环控制可以有效地提高光纤陀螺的精度,以大规模可编程逻辑器件（FPGA）为基础,将光纤陀螺中的第一环路与第二环路的数字段合并。用单D／A产生数字阶梯波,同时实现数字调制和闭环反馈的功能;基于Verilog HDL语言的两级模块设计与编程,完成各个信号的输入输出缓冲器的分配和闭环光纤陀螺全数字式信号处理;不同温度和输入的试验测试结果表明：陀螺的标度因子线性度优于80ppm,这说明基于FPGA信号处理核心的单D／A反馈回路方案设计是成功的。     

基于模糊控制的MEMS陀螺仪数字驱动闭环设计

提出了基于模糊控制的微机电系统(MEMS)陀螺驱动闭环设计的方法,介绍该方法在MEMS陀螺驱动模态的应用,并在现场可编程门阵列(FPGA)平台上实现。模糊控制属于智能控制的一种,具有很强的鲁棒性、稳定性和非线性系统的控制能力。主要在于基于模糊控制的MEMS陀螺数字驱动闭环的方法,将陀螺驱动信号在FPGA的内部处理。由坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法产生驱动及解调正弦波信号,驱动模态位移信号经过解调和低通滤波后,再由模糊控制对幅值进行恒定控制。实验结果表明:该设计方法能够使MEMS陀螺仪稳定工作在谐振状态下,幅值基本保持恒定,数字驱动闭环的响应信号幅值抖动精度可达到51×10~(-6)。     

Residual intensity modulation in resonator fiber optic gyros with sinusoidal wave phase modulation

We present how residual intensity modulation （RIM） affects the performance of a resonator fiber optic gyro （R-FOG） through a sinusoidal wave phase modulation technique. The expression for the R-FOG system＇s demodulation curve under RIM is obtained. Through numerical simulation with different RIM coefficients and modulation frequencies, we find that a zero deviation is induced by the RIM effect on the demodulation curve, and this zero deviation varies with the RIM coefficient and modulation frequency. The expression for the system error due to this zero deviation is derived. Simulation results show that the RIM-induced error varies with the RIM coefficient and modulation frequency. There also exists optimum values for the RIM coefficient and modulation frequency to totally eliminate the RIM-induced error, and the error increases as the RIM coefficient or modulation frequency deviates from its optimum value; however, in practical situations, these two parameters would not be exactly fixed but fluctuate from their respective optimum values, and a large system error is induced even if there exists a very small deviation of these two critical parameters from their optimum values. Simulation results indicate that the RIM-induced error should be considered when designing and evaluating an R-FOG system.     

电容层析成像数字化系统设计

为了克服模拟器件的约束,进一步提高系统的精度与速度,本文结合FPGA可编程逻辑控制和DSP信号处理能力强的特点,构建了16电极新型数字化电容层析成像系统.由FPGA完成系统逻辑控制、正弦激励信号产生和数字解调,简化了控制与接口电路,提高了系统工作的可靠性;由DSP实现图像重建算法,最终通过PCI接口将灰度值传送给PC机成像.理论分析和实验表明,系统的信噪比和实时性等性能指标均得到提高.     

基于扩展收敛域CORDIC算法的FM信号数字化解调实现

提出一种新的FM信号数字化解调实现方案。该方案在研究CORDIC算法原理和结构的基础上对其收敛域范围进行了扩展,能解调调制指数较大的宽带调频信号,适合在软件无线电中的应用。扩展收敛域CORDIC算法模块免去了传统的CORDIC算法中的预处理和后处理过程,降低了计算的复杂度和系统的硬件资源消耗。通过Matlab系统仿真和Modelsim硬件描述语言仿真,在SNR≥0dB和载波频偏△fc≤100ppm[1]的情况下,均具有较好的解调效果。     

对软件无线电中调制模式识别的改进

在非合作通信体制下，通信信号的调制样式识别已经越来越占据重要作用。本文主要从理论上讨论了软件无线电中基带数字信号处理中的一些软件设计，包括信号调制模式的识别、正交解调及其选择解调模式时的控制过程，并着重讨论了在低信噪比情况下数字通信信号的调制模式的识别问题。所有这些过程部是基于可编程芯片用软件实现的。     

谐振式光纤陀螺环路锁频技术研究

谐振式光纤陀螺(Resonator Fiber Optic Gyro,R-FOG)是基于Sagnac效应产生的谐振频率差来测量旋转角速率的一种新型光学传感器.对基于调相谱检测技术R-FOG系统中的环路频率锁定技术进行了研究.通过对系统光学回路和处理电路部分分别进行建模,利用反馈控制系统理论,分析了整个环路的传递函数,得到了整个环路起主导作用的简化模型.利用该简化模型,在一定的光学回路参数条件下,得到了处理电路的最佳锁定参数,并进一步在实验中得到验证.     

双端固定音叉作谐振敏感元件的电磁激励效率的理论与实验研究

为了能够增强谐振音叉的输出信号,进而提高谐振音叉的激励效率,测量、分析并比较了谐振音叉在不同激励信号下的激励效率.针对双端固定音叉,对不同激励信号从理论上进行分析.最后,利用谐振式加速度测试平台,以不同的激励信号对谐振音叉进行激励,测量输出信号.测试结果表明:激励信号的激励效率从大到小的排列顺序是:方波、正弦波、三角波、锯齿波.激励信号所加的直流偏置越大,输出的信号波形的幅值就越大.     

谐振式光纤陀螺偏振波动噪声的温度特性

光纤环形谐振腔环境温度变化带来的偏振波动噪声是影响谐振式光纤陀螺检测精度的主要光学噪声源之一,通过控制谐振腔温度,可以使偏振波动噪声得到有效抑制.为了抑制偏振波动噪声,减小R-FOG精度受FRR温度变化的影响,从理论上分析了谐振腔温度变化对谐振曲线、解调曲线的影响;针对不同温度下光纤环的谐振特性、解调曲线特性、陀螺零偏及零偏稳定性开展了实验,并对实验结果进行了分析.结果表明,谐振腔的工作温度为27.00℃时,两本征偏振态相距最远,总谐振曲线关于谐振频率点对称,谐振频率点检测误差可以忽略;陀螺零偏稳定性近似等于谐振腔温度为25.50℃时的1/100,在150 s的采样时间内达到0.07°/s,陀螺检测精度得到很大提高.     

一种改进微小卫星伪码测距信噪比的有效方法

微小卫星上的星载测控应答机最基本的功能是接收、解调并转发地面战发来的伪码测距信号,供地面站测距.微小卫星体积小、重量轻、功耗低的特点导致测控应答机工作功率较低和天线增益较小,测距伪码往往淹没在嘈杂的噪声中.严重影响后续信号同步信号提取、解调和检测,降低测距精度,甚至导致无法测距.传统基于功率谱带宽的滤波器只能起到一定程度提高信噪比的作用,本文提出基于最小二乘法问题的最小范数准则进行波形拟合的多项式滤波器方法,能够进一步显著提高信噪比,解决强干扰下伪码信号提取的问题.     

谐振式传感器间歇工作方法的仿真研究

提出了一种新的谐振式传感器的工作方法,采用线性调频信号激励谐振器,当激励信号断开后,谐振器将以其谐振频率做自由振动,通过测量谐振器自由振动状态下的振动频率,即可测得谐振器的固有频率.文中通过仿真分析,对比了正弦信号激励和线性调频信号激励时,谐振器的储能情况和谐振器响应信号的幅度.仿真结果表明采用线性调频信号激励可以较好地实现谐振式传感器的间歇工作方法.