周期信号的孔径抖动及其去除

孔径抖动是指模数转换器采样周期之间出现的相位抖动 ,是由各时钟周期边沿出现时刻的不确定性导致的。当输入信号频率较高时孔径抖动是模数转换器信噪比下降的一个重要原因。对数据采集系统中的孔径抖动进行了仿真实验 ,介绍了反卷积算法 ,并利用反卷积算法对周期信号的孔径抖动进行了去除。仿真结果表明该方法是有效可行的     

并行超高速数据采集数字谱畸变研究

在多路A/D并行交替等效时间超高速采样系统中,因客观存在时基抖动和通道增益不一致,而造成取样输出信号的频谱畸变。综合讨论了由于采样非均匀和增益不一致对取样信号数字谱的影响,推导出了该信号数字频谱的完整表达式,并以理想抽样的正弦信号为例进行详细分析,得到了信噪比的计算公式。     

DDWS的波形误差校正算法及实现

介绍了直接数字波形合成(direct digital waveform synthesizer,DDWS)的误差来源,分析了DDWS结构中其数模转换器(DAC)信号重构机理,比较研究了DAC信号重构误差对输出信号脉冲压缩结果的影响。提出了一种针对DAC带来的信号辛格函数调制误差的数字化补偿算法,对中频30 MHz,带宽分别为40 MHz和20 MHz的超宽带低中频线性调频信号进行了实际补偿。实验结果表明该算法简单方便,能有效补偿DAC带来的波形调制误差。     

基于分形盒维数的线性调频信号参数估计

针对当前线性调频（linear frequency modulation, LFM）信号参数估计算法中对调频斜率的估计复杂度高、实时性差且信噪比适应范围较小等缺点,提出了基于分形盒维数的LFM信号调频斜率估计方法。该方法通过计算信号调频斜率与盒维数的关系曲线,利用盒维数对LFM信号的调频斜率进行估计,探讨了信号的幅度和相位对信号盒维数的影响,计算了不同信噪比下的估计误差,并与传统的基于匹配傅里叶变换（matching Fourier transform, MFT）的LFM信号参数估计算法进行了对比仿真,绘制了脉冲宽度、调频带宽与盒维数三者的关系曲线图。仿真结果表明,该算法在建立了对应关系数据库后,在信噪比变化范围比较大的情况下的估计误差仍然比较小,且算法简单,对于实时性估计具有很好的应用价值。     

周边电路对模数转换器性能影响的分析

数据采集系统中,周边电路会对ADC(analog data converter)性能带来影响。周边电路一般包括线性放大电路和采样时钟电路。线性放大电路的影响由其增益、噪声系数和通带带宽决定;时钟电路的影响取决于采样时钟抖动的方差。分析了线性放大电路和采样时钟电路对ADC性能的影响,推导了ADC有效位数减小量的表达式,给出了理论计算与仿真实验的对比结果,结果证明了理论分析的正确性。分析结果对数据采集系统的设计具有理论指导意义。     

基于广义线性加权的自适应阵

在non-circular信号情况下,采用广义线性加权重新定义了最大信噪比准则下的自适应阵模型,它不但对接收信号进行加权同时对接收信号的共轭也进行加权,最优权使得提出的自适应阵输出信噪比比传统的自适应阵提高了1倍。同时,提出的自适应阵,使得权向量选取的自由度增加,相当于虚拟阵元,使得阵元数增加,因而方向图比传统的自适应阵具有更窄的主瓣波束。     

调频线性度对线性调频信号性能影响分析

针对去调频和脉冲压缩两种不同的处理方式,深入研究了线性调频信号调频线性度对信号性能的影响,得到LFM信号带宽越大,误差频率越低,对线性度要求越高的结论,且在相同边带抑制的条件下,去调频处理比脉冲压缩处理对LFM信号线性度的要求大约提高了一倍。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

超宽范围可变速率时钟恢复技术及其实现

针对多种速率卫星信号的接收,提出并实现了一种针对QPSK信号的20 Mbps~320 Mbps超宽范围可变速率的数字时钟恢复算法。基于直接数字频率合成技术,该算法利用超前-滞后型鉴相器组成时钟恢复数字锁相环路,并采用由时域分析得到的一些方法扩大捕捉范围、降低时钟抖动。计算机仿真和硬件实现的结果验证了该算法具有超宽的捕捉范围和良好的时钟抖动性能。     

一种生成高精度信噪比加噪信号的仿真方法研究

提出了一种应用于算法仿真的加噪信号的生成方法。在目前广泛使用的加噪信号方法中,产生的信噪比精度受无噪信号的影响很大,与之相比,新方法通过选择新的因子对信号进行归一化,剔除了无噪信号对产生的加噪信号的信噪比影响。理论分析和大量的仿真实验结果都证明了该方法较之传统方法的优越性。     

多分量二维线性调频信号瞬时频率变化率估计

针对多分量二维线性调频信号的瞬时频率变化率估计问题,提出了一种新方法.定义了二维线性调频信号的二维三次相位函数CPF.通过分析可知,应用二维CPF方法处理多分量二维线性调频信号时,会由于交叉干扰项的存在而产生伪峰,接着借助于二维CPF构造了二维三次相位函数乘积项PCPF.应用该方法可以在较低信噪比下,准确地估计出多分量二维线性调频信号的瞬时频率变化率.仿真实验验证了该方法的有效性.     

抗干扰扩频接收机中的ADC设计

模数转换器（analog-to-digital converter, ADC）量化引入的信噪比(signal-to-noise ratio, SNR)损失是影响数字接收机性能的一个重要因素。根据ADC误差产生的机理,得到了关于量化位数和幅度因子（ADC最大量化电平与ADC输入电平的比值）的噪声表达式,求出了不同量化位数下的最佳幅度因子。针对存在干扰的情况,得出了ADC输出SNR关于输入SNR、量化位数和干信比的计算公式。计算结果表明,当要求输出SNR为-15 dB时,要实现30 dB、40 dB、50 dB和60 dB的抗干扰能力（量化损失小于1 dB）所需要的最小量化位数分别为5位、7位、9位和10位。     

低分辨率ADC下MIMO-OFDM系统中的广义Turbo信号检测

针对高分辨率模数转换器(analog-to-digital converter, ADC)接收机给大规模多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)系统带来的硬件成本昂贵和高功耗问题，研究了低分辨率ADC在毫米波MIMO正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)量化系统中的应用方案。通过将单输入单输出(single input single output, SISO)量化系统中的广义Turbo信号检测算法推广到MIMO-OFDM量化系统，实现了该算法的低复杂度实现方案。在4×32 MIMO-OFDM系统中，当误比特率为10^-3时，GTurbo算法与广义近似消息传递(generalized approximate message passing, GAMP)算法相比能得到约3 dB的性能增益。仿真表明，与GAMP算法相比，所提算法更适用于大规模天线阵列系统。     

基于DBZP差分相干的GPS信号捕获算法

针对弱信号环境下全球定位系统(global position system, GPS)信号捕获问题,提出了一种基于双块零拓展（double block zero padding, DBZP）差分相干捕获算法。该算法将快速傅里叶变换（fast Fourier transform, FFT)、DBZP、差分相干及频率误差修正等4项技术有机结合,从而有效减小了在FFT计算过程中由大多普勒频移引起的码片速率变化而造成的相关功率损失,同时也削弱了残余多普勒频率造成的功率损失。实验表明,算法能明显提高系统捕获性能,在仿真数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获灵敏度提高了约2.8 dB,并在给定的积分时间及载噪比下,捕获频率误差的标准差小于20 Hz;在实验数据集下,与直接FFT差分相干算法相比,捕获结果信噪比提高了约3 dB。     

抗干扰型卫星导航接收机的最优前端增益

基于全球导航卫星系统(global navigation satellite system，GNSS)接收机射频前端增益大小引起的抗干扰能力与模数转换器(analog to digital converter，ADC)量化损耗之间的矛盾问题，提出一种抗干扰性能约束下的最优前端增益设计方法。首先，建立射频通道、ADC的数学模型。然后，分析在无干扰情况下前端增益对信号采样的影响、干扰条件下的抗干扰极限性能。最后，针对前端增益对信号接收与抗干扰性能之间的矛盾，以抗干扰性能为优化目标提出了最优的前端增益设计方法。仿真实测结果验证了本文分析结论的准确性和提出方法的有效性。     

基于PCA和相位差校正法的风切变预警算法

为了提高相干激光雷达风切变预警算法的预警率，提出一种基于主成分分析（principal component analysis，PCA）和相位差校正法的风切变预警算法。首先，利用PCA对雷达回波信号进行低阶主成分向量提取以实现信号重构，提高信噪比。其次，采用基于快速傅里叶变换的相位差校正法对回波信号峰值频率进行校正，降低回波信号能量泄露。然后，分别利用旋转电机实验数据和小型飞机实验数据对所提算法进行性能评估。结果表明，采用所提算法估计相干激光雷达回波信号峰值频率的平均绝对误差为0.26 MHz，对实际低空风切变的预警率为92.31%。所提算法可以有效降低相干激光雷达回波信号频率估计误差，实现低空风切变预警。     

脉冲熄灭STBC-OFDM接收机差错性能分析

为定量分析脉冲熄灭产生的子载波间干扰对空时分组编码正交频分复用(space-time block coding-orthogonal frequency division multiplexing,STBC-OFDM)接收机差错性能的影响,在频率选择性瑞利衰落信道下理论分析给出脉冲熄灭STBC-OFDM接收机输出信噪比的计算公式,并以此为基础,定量分析了脉冲熄灭对STBC OFDM接收机符号差错性能的影响. 计算机仿真结果表明,论文给出的理论结果与仿真结果完全一致,验证了理论分析的正确性。     

低信噪比突发信号载波频偏估计算法

快速准确的载波频偏估计在突发信号的相干解调中发挥着至关重要的作用。目前的载波频偏估计算法很难同时兼顾估计精度、信噪比(signal-to-noise ratio,SNR)门限以及估计范围等指标。针对这一问题,提出了一种数据辅助的基于接收信号自相关序列离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)的载波频偏估计算法。该算法通过对接收信号的自相关进行加窗处理,借助离散傅里叶变换来实现频率估计。仿真结果表明,与经典的M&M算法相比,该算法具有更低的信噪比工作门限,在低信噪比情况下具有更低的差错概率和更宽的估计范围,非常适合低信噪比突发信号的载波频偏估计。     

一种改进的混沌掩盖通信方法

提出了一种适合较大功率信息信号的混沌掩盖通信方法。在该方法中,注入到发射系统的信号是信息信号与一个自适应控制器的误差。同时,将信息信号直接叠加在发射的混沌信号中驱动接收系统。在接收端,另一个自适应控制器维持收发系统的混沌同步并恢复出信息信号。由于同步误差与信息信号无关,从而在增大信息信号功率的同时允许其频率与混沌信号的频率相当。理论分析和数值模拟的结果表明,该方法不但增强了低维混沌系统的通信保密性,而且极大地改进了接收端的信噪比。     

宽带雷达信号的多通道低速率采样方法

对宽带雷达信号直接采样要求模数转换器具有高采样速率,这将导致采样精度降低并且难以实现。采用将宽带拟信号进行多通道、低速率采样的思路,提出了一种利用自适应波束形成技术恢复信号完整带宽的新方法。低整速率ADC将使采样后信号的频谱发生混叠,该方法将多通道频域采样输出看作阵列输出,利用稳健的自适应处理技术取出所有混叠的频谱,最后将它们拼接成完整的宽带信号。此方法可以同时实现低采样速率与高精度,而且对通道延迟及其它误差稳健。