全相位时移相位差频谱校正法

为精确估计噪声背景下正弦信号频率、幅值、初始相位,提出了基于全相位FFT谱分析的时移相位差频谱校正法．此方法需对存在时移关系的两输入序列分别进行全相位FFT,直接取主谱线的相位值无需校正即可得到初始相位的估计;利用主谱线上的相位差值即可获得精确的频率估计．同时阐述了传统相位差法向全相位时移相位差法的衍生关系．由于全相位FFT具有良好的抑制频谱泄漏特性,因而该法的频率和相位估计精度非常高,无噪时频率误差处于10^12分辨率级,相位误差可达10^-9度．     

基于全相位FFT三谱线校正的电网谐波与间谐波检测算法

电网谐波检测中,传统FFT算法存在的频谱泄露现象影响了检测的精度.为解决这一问题,分析和比较了全相位FFT算法与FFT算法之间的区别,将一种三谱线校正方法推广到精度更高的全相位FFT算法,并由此提出一种全相位FFT三谱线校正算法.该算法利用频谱峰值频点周围三根谱线信息构造频率偏移量修正公式,进而获得全相位FFT幅值和频率校正值,并利用全相位FFT的相位不变性直接获得信号相位.通过与FFT三谱线插值算法、全相位FFT双谱线校正算法和全相位FFT双谱线插值算法对比,结果表明该全相位算法具有更好的谐波和间谐波检测精度,并且抗白噪声能力更强.     

基于最小二乘法的相位式激光测距仪

针对传统便携式激光相位测距仪测量精度较低和实时性不够的缺点,设计了一款高精度快速相位式激光测距仪.首先由ARM芯片对回波信号采样并使用最小二乘法求解信号相位;然后根据粗测尺求得待测目标的模糊距离,计算不同频率信号的周期差,构建超定方程组;最后应用最小二乘法求解出待测距离.对2台测距样机和1台K60测距仪在精度为0.18mm的国家标准基线上进行测距比较试验,结果表明:测距仪的平均测量误差不大于0.95mm,标准不确定度不大于0.50mm,平均测距时间不大于1.55s,测距精度和测距速度比K60测距仪都有了较大提升,满足市场上测距仪误差小于2mm和测距时间小于3s的应用要求.     

基于全相位谱线插值的电力谐波检测方法研究

传统基于FFT的谐波检测方法在非同步采样或非整周期截断情况下会产生严重的频谱泄漏,为抑制频谱泄漏对谐波检测精度的影响,提出基于全相位谱线插值的电力谐波检测新方法.该方法使用全相位谱实际频点附近的三根离散谱线获得频率和幅值校正量,并利用离散全相位谱峰值谱线相位即为对应的实际频率相位的特点,无需另加校正即可实现较高的相位精度.利用全相位谱旁谱线相对于主谱线按平方衰减的特性,并结合旁瓣衰减速度快的Nuttall四项五阶余弦窗,可有效抑制基于FFT谱线插值算法相邻谐波成分的相互干扰,提高谐波检测精度.通过与三谱线插值法和全相位时移相位差法的仿真对比实验,结果表明文中提出的算法具有更好的谐波检测精度.     

基于全相位FFT时移相位差的电网间谐波检测

电网间谐波所造成的危害越来越引起人们的重视,电网间谐波的实际测量结果是间谐波问题研究的主要依据。为克服传统FFT检测间谐波误差大的缺陷,提出一种全相位FFT(apFFT)时移相位差的间谐波检测方法。用apFFT算法,同时调整采样率能抑制包括基波的所有0.1次整数倍谐波的频谱泄漏,用主谱线的相位差来校正频率值和幅值,相位值无需校正,直接取apFFT主谱线上的相位值。此算法概念清晰,结果直接,具有抗谐波间干扰强的优点。仿真结果表明,该方法能高精度地检测间谐波的大小、相位和频率,为电网间谐波检测和分析提供了一种新的有效途径。     

全相位算法在相控阵天线幅相校正测量中的应用

相控阵天线波束的精确指向对各阵元通道幅相一致性提出了很高的要求,在实际的相控阵天线系统中,各阵元通道幅度和相位不可能完全保持一致,需要对阵列通道幅相误差进行实时地监测和校正。阵列单元校正的本质是对通道幅相误差的精确测量或估计,在现有幅相测量方法的基础上,提出一种全相位时移相位差算法。该算法需对存在时移关系的两输入序列分别进行全相位FFT,直接取主谱线的相位值无需校正即可得到输入信号的中间点相位信息,利用两序列主谱线的相位差求解信号的幅度值。由于全相位FFT具有"相位不变性",此方法能够很好地抑制频谱泄漏。仿真结果表明,该方法可有效避免第一类相位差法在不同步采样时误差较大的情形,测量结果明显优于第一类相位差法。     

基于相位比较的测量声波飞渡时间的研究

精度测量声波飞渡时间,是目前反演温度场这一领域亟需解决的关键技术。以伪随机序列的时延估计法为粗测基础,利用相位比较测量声波飞渡时间。选择m序列为伪随机序列,将发射和接收的m序列进行互相关运算,基于相位检测法DFT的测量原理,利用FFT快速计算求取声波飞渡时间。经DFT和FFT的运算量结果分析,时延估计法与FFT相结合,运算速度大幅提高,为进一步研究声波飞渡时间提供了很好的理论基础。     

基于全相位频谱分析的图像配准

为了提高图像配准精度并简化算法,在研究传统频域配准方法的基础上,引入了全相位FFT谱分析,并将其推广到分析二维图像频谱．提出了基于全相位FFT谱分析的欠采样图像频域配准算法．配准实验结果表明,基于全相位频谱分析的图像配准精度高于传统频域配准方法,能基本实现空域配准精度,无噪声条件下对平移参数的估计精度高于空城方法．     

相位误差对InSAR相对测高精度影响

为研究InSAR系统相对测高精度的变化规律,从InSAR系统高程测量的原理出发,给出了相位误差对相对测高精度影响的分析方法,并详细分析了信噪比、体散射、时间去相干等非理想因素对相位误差的影响.对不同波段星载InSAR系统,采用该方法进行了相对测高精度随下视角变化的理论分析,得出在短波长固定基线条件下存在使相对测高精度最优的下视角,并通过计算仿真验证了该最优下视角的存在.该方法和结论有助于星载InSAR系统的参数设计和性能分析.     

应用于有源巴伦的新型幅度相位间接纠正技术

针对毫米波频段下有源巴伦输出端口间存在的幅度和相位失配问题,提出了一种新型幅度相位间接纠正技术.该技术利用共射共基结构将输入的幅度与相位误差进行平均分配和重组,同时将输入信号间的未知变量误差转化为内部纠正电路中的固有误差,从而实现对原误差的限制和间接纠正,继而产生一对新的理想差分输出信号.构建数学模型进行分析与推导,证实了该技术在理想情况下的可行性,并通过电路仿真对理论进行验证.仿真结果表明,该纠正电路3 dB带宽为96～113 GHz,峰值增益为12.7 dB.在105 GHz频率下,对于幅度误差为0～10 dB,相位误差在10°～110°范围内变化的所有输入信号,输出信号间幅度误差均小于0.3 dB,相位误差均小于5.3°,电路总功耗为54 mW.     

脉冲—相位式激光测距仪的研究

本文介绍了应用砷化镓半导体激光器,采取精测和粗测两种测尺相结合的方法,研制出的脉冲－相位式激光测距仪。实现了漫反射、高精度激光测距,并给出了实验结果及其分析。     

简易线性相位计设计

相位是分析电信号的重要参数,通常相位测量电路的输出是相位差的绝对值,这种非线性的输入输出关 系给实现高稳定性、低成本的硬件电路设计带来困难。为此,采用运放和ＲS( Ｒeset Set) 触发器设计了一种线 性相位检测电路,实现对双路正弦信号的整形及边沿触发功能,最后通过压流转换电路,将相位测量信息显示 于普通数字万用表的电流测量档。实验表明,采用运放LM6144 时,当测试信号频率小于100 kHz 时, 平均偏差小于0． 3°,解决了非线性相位检测的设计缺陷。     

基于MEMS技术的差分式微波信号相位检测器

提出了基于MEMS技术,由功分器、45°移相器和MEMS电容式微波功率传感器组成差分式微波信号相位检测器,实现了在被测信号幅度未知条件下全周期的相位测量.利用HFSS对各组件进行了模拟设计,包括功分器的模拟与设计和MEMS电容式微波功率传感器的模拟与设计,特别采用GaAs MMIC工艺制作了其中的MEMS电容式微波功率传感器,在8～12 GHz的频率范围内,回波损耗小于-20 dB,插入损耗小于0.2 dB.最后利用ADS对整个系统进行了模拟,模拟结果与理论计算结果的误差在3.5%以内,并进行了误差分析.     

基于频移补偿的全相位时移相位差频率估计

针对精确估计信号频率问题,对经典全相位时移相位差估计器做了估计性能改进.通过深入剖析研究卷积窗类型和频率偏离值对全相位FFT峰值谱幅度的影响,进而提出两项改进措施:在全相位数据处理环节引入无窗卷积窗,在原有估计器的输出引入入频移补偿.使得不管频率怎样偏离,峰值谱总能接近理想幅值,从而既提高了估计器抵御噪声的能力,又显著提高了估计器的精度.实验结果表明,该方法的改进估计器,其精度高于原有的全相位时移相位差法和改进的Candan估计器,且对于任意频偏情况,其频率估计方差均紧靠克拉美罗限,具有较广泛的应用前景.     

测量范围可调的高精度激光相位测距系统研究

提出了距离范111可调的高精度激光相位测距秉统的研究方法。系统采用脉冲测距方法预测距离范围,定位目标后,运用多个辅助频率激光相位洲距技术进行精确测距。秉统内外接收电路独立分开,并采用了自动数字测相技术,达到了高精度,洲量范围可调的实际要求。     

机床滚转角测量中敏感元件倾斜引起的误差分析

为研究正交偏振光相位法测量机床滚转角过程中,机床的俯仰、偏摆运动误差对测量精度的影响,建立了测量光路数学模型,利用琼斯矩阵法计算光路中光的偏振态变换过程,并推导出被测滚转角与相位变化量间的测量公式。在此基础上,采用光的偏振和晶体光学理论,分析了测量过程中机床俯仰、偏摆运动误差造成的敏感元件(即1/2波片)倾斜所引起的测量误差。分析结果表明,1/2波片在倾斜角度小于2°的情况下所引起的测量误差小于0.1%,对测量精度影响较小,从而论证了正交偏振光相位法高精度测量机床滚转角的可行性。     

基于ITER测试平台的谐波—间谐波测量方法

为了解决传统FFT所存在的频谱泄露问题,将双谱线加窗插值FFT和全相位FFT两种方法对信号的谐波和间谐波进行分析,并将两者的分析结果进行比较。仿真结果表明,全相位FFT对于谐波和间谐波的相位分析相对于双谱线加窗插值FFT更加准确,幅度需要进行校正。     

基于apFFT的罗兰-C信号相位编码识别

针对现有罗兰-C接收机普遍采用锁相环硬件电路跟踪相位的情况,提出了利用全相位谱分析(apFFT)的罗兰-C信号相位编码软件识别方法,分析了罗兰-C载波信号初相位的apFFT识别原理,基于apFFT方法用Matlab对罗兰-C接收信号在噪声和载波干扰等情况下的初相位识别进行了仿真.结果表明,apFFT方法既能像FFT一样分析出干扰频率成分,又能识别出各频率成分的初相位,尤其信干比在-20 dB情况下仍可准确地识别出罗兰-C载波信号初相位,为增强型罗兰接收机的设计提供了一种新的相位编码识别方法.     

任意正交变换下的全相位等效FIR滤波器的构造

为减小正交变换滤波法的计算量并扩大滤波范围，将全相位数字滤波概念推广到任意正交变换．在引入重叠基矩阵的基础上，提出了加窗全相位等效FIR滤波器系数向量的计算通式．严格推导出常用的离散傅里叶变换、离散余弦变换和离散沃尔什变换下的全相位FIR滤波系数的具体表达式．仿真实验表明，全相位滤波可消除截断误差，基于正反变换的N阶全相位滤波结构与长为2N-1的全相位等效FIR滤波器完全等价．     

基于Matlab的激光光斑模拟

采用基于Matlab的小容量FFT（比如256×256）程序,将取样窗口划分为若干个全等的小矩形,对每个小矩形内离散点的复振幅作FFT变换,然后将所有变换结果叠加,再乘以复数相位因子,相当于对整个物面上点进行菲涅耳衍射计算,利用这种方法可以迅速的实现高精度的轴对称傍轴光学系统中的激光衍射计算。