基于动态组稀疏重构的频谱感知算法

针对认知无线电网络中宽带频谱感知问题,提出了一种基于主用户信号频谱结构的频谱感知算法,简称为DGS-SS算法.该算法首先利用压缩感知理论对信号进行欠采样,然后利用主用户信号频谱的组稀疏结构修正重构过程中的频谱和残差支撑集,从而能够加快重构主用户信号频谱的收敛速度,而且也能够提高主用户信号频谱的重构精度,最后利用重构信号频谱给出频谱空穴的有效检测.仿真结果表明,所提算法不仅能在低压缩比下精确重建信号频谱,而且对噪声变化具有更强的鲁棒性,从而有效地提高了频谱感知性能.     

带限离散谱连续信号频谱分析方法优化

实际系统中的连续信号随时间变化的规律可用信号的频谱完全描述。只有选择合理的采样频率和采样时区宽度，对信号有限多次观察测量才可能发现连续信号的频谱。因频率泄漏和频谱混叠的存在，采样法分析获得的信号频谱只能逼近连续信号实际频谱。研究发现，改变采样数据总量时，采样数据的频谱也随之改变。频谱成份最少的分析结果才最接近连续信号的频谱。可通过改变采样数据总量来找到连续信号频谱。设计了由采样数据识别带限离散谱连续信号频谱的Mathematica程序。     

信号与系统课程中对周期信号频谱分析的理解

周期信号频谱分析是信号与系统课程中非常重要的部分,它是利用快速傅里叶变换进行信号分析的理论基础。从分析典型周期脉冲信号的频谱入手,讨论决定时域波形的三个参数对频谱特征的影响,以得到周期信号频谱的共同特点,在频域里对信号与系统的物理意义给出明确的解释,通过对电压波动信号的分析使学生更加深入理解频谱分析的意义。     

时域取样定理在工程应用中的关键问题推导

针对传统教材中关于取样定理的论述不够完整,推导了矩形脉冲取样信号频谱与原始连续信号频谱的关系,以及离散信号频谱与原始连续信号频谱的关系,并对工程应用中的抗混叠滤波器做了分析.理论研究表明:矩形脉冲取样信号的频谱是原始连续信号频谱的周期延拓,同时幅度具有取样函数的包络形式,这与传统的理想取样不同.从连续时间信号到离散时间信号存在一个时间归一化问题,从而对应的频谱密度函数之间也存在着频率归一化问题.这些问题的推导与分析有助于深刻理解取样定理,并对工程应用提供指导.     

声音信号频谱检测仪设计

对声音信号进行频谱分析,是认识声音信号和处理声音信号的重要方法,因而基于声音信号频谱检测具有重要的意义。通过使用FPGA微处理器对声音信号频谱进行检测,并通过Altera公司的Quartus II软件、相关IP核以及硬件描述语言VHDL完成对声音信号的采集、量化、存储、快速傅里叶变换(FFT)、滤波、计算声强等一系列功能,通过测试实现了声音频谱的前端监测,同时结合VGA直观地显示动态信号特征,真正达到了对声音信号频谱的动态监测。经过实验验证,该设计可以准确检测出声音信号频谱并动态地显示出来。     

宽带压缩频谱感知非稀疏保护策略

针对频谱非稀疏情况下宽带压缩频谱感知性能下降的问题,提出一种基于信号重构模型参数分析的频谱非稀疏保护策略,该策略根据次用户接收到的相邻三帧信号之间的相关系数的大小动态判断宽带压缩频谱感知正确与否.首先建立基于高斯分层概率的宽带压缩信号模型对压缩重构进行分析,在此基础上综合考虑重构各帧信号模型参数的相关系数与频谱稀疏性之间的关系,设计一种认知用户能够根据信号模型参数相关系数的大小制定频谱稀疏与否的判决条件,进而制定保护措施.仿真结果表明:所提保护策略可以有效检测到由频谱非稀疏导致的宽带压缩频谱感知错误,降低对主用户的干扰概率.     

直接序列扩频超宽带信号分析

介绍了UWB通信的定义,分析了作为UWB信号载体的高斯信号的时频域特性,说明该信号适合于UWB通信系统.推导并分析了DS-UWB信号的功率谱,指出DS-UWB信号的功率谱是由发送脉冲信号的频谱和编码频谱共同决定.并且用计算机进行仿真,证实了伪随机码周期越长,频谱越平坦.     

频谱分析仪的设计

频谱分析是将输入的某些信号利用计算机对其进行分析的过程,本文主要是基于MATLAB软件,通过其GUI界面设计了频谱分析仪,对各种信号进行了分析处理。通过时域分析可以看到出入信号的波形以及该信号的某些特征值,如频率、幅值、相位、周期等,通过频域分析可以得到信号的在频谱内的周期及功率谱、幅频特性、相频特性、实频特性等。本文主要研究的信号有音频信号、声卡录音、信号发生器、图像信号,对于图像信号对其进行了频谱、功率谱以及直方图的分析。     

频谱泄漏效应补偿的信号处理方法研究

为减小频谱泄漏对谱分析的影响, 将传统离散傅里叶变换(DFT: Discrete Fourier Transform)的方法和运算从经典的一维频谱扩展到二维时频谱, 在此基础上对简谐信号存在能量泄漏的频谱中任意频率成分的幅值与时域信号截断长度的关系(时谱)进行实验研究, 从而提出一种信号的时谱描述方法。实验结果表明, 在频谱泄漏条件下任意频率成分的幅值随时域信号截断长度的变化遵从sinc 函数, 基于这种关系可完成简谐信号任意截断条件下的频谱构造, 实现零误差幅值谱构成, 得到非整周期截断时DFT 幅值谱误差与信号中所含周期数的关系服从指数规律, 且当信号长度是周期的10 倍时, DFT 频谱产生的标准差约为0. 001。     

普通调幅信号加窗的频谱分析

介绍了普通调幅(AM)信号的基本理论,推导出了AM信号在加窗之后的频谱函数表达式,并对所得的信号频谱进行分析。最后基于EDA工具Multisim对该实际频谱进行了计算机仿真。     

甚小线性调频键控调制波形的功率谱优化

甚小线性调频键控(very minimum chirp keying, VMCK)是一种高效的超窄带调制技术,其优点表现在宽带占用窄、边带抑制强、数据传输效率高等方面.直接由VMCK的信号表达式推导出的功率谱解析表达式中包含一个不可积分函数,导致结果复杂且不精确.通过正交拟合方法对功率谱进行分析,发现其功率谱中不仅包含携带信息的连续谱,而且包含携带载波的线性谱.由于线性谱并不携带发送信息,并严重影响功率谱的边带抑制,使得调制信号抑制性能降低.为得到带宽更窄、边带抑制能力更强的VMCK信号,更好地满足超窄带系统要求,对VMCK信号进行波形优化,在滤除线谱的同时,使信号调制性能得到提高.     

一种新的BOC信号捕获算法

针对传统BOC调制信号捕获方案的捕获性能较低或者计算量较大的问题,提出了一种新的折中捕获算法。该算法分析BOC信号频谱特征,通过将左右边带频谱进行相位翻转处理后再叠加的方式,在保证计算量较小的情况下得到了较理想的捕获性能,是两种传统捕获方案的折中选择。仿真和理论分析表明,本文算法可以适用于各种调制阶数BOC信号的捕获处理,并且减小了计算量,具有较好的捕获性能。     

Volterra核函数在齿轮裂纹故障识别上的应用

针对非线性条件下齿轮裂纹故障信号微弱以及受输入量变化的影响,进而给故障精准度带来的严峻考验,提出利用二阶Volterra核函数从系统整体角度分析裂纹故障与非线性因素变化之间的内在联系。利用时间序列辨识齿轮裂纹故障二阶Volterra核函数,分析谱图中反映齿轮运行状态的非线性信息。结果表明:二阶Volterra核函数考虑了输入因素对系统诊断精度的影响,对齿轮箱因工况改变而引起的非线性因素的变化反映十分敏感,从而解决了传统齿轮边频带故障诊断理论的模糊性和不确定性问题,可以将其应用于齿轮裂纹故障诊断。     

基于几何特征的调制波形优化方法

为提高频带效率,探索更有利于频谱紧缩的调制波形,根据二元相移键控调制波形的几何特征,通过数学分析与推导,提出了基于几何特征的卡圆和正弦插入波形优化方法. 把提出的优化方法应用于EBPSK调制,使其调制波形的相位突变趋于平滑,功率谱边带大大衰减,频谱得到紧缩,获得了较好的频谱特性.仿真表明,优化后的EBPSK调制与优化前的EBPSK调制具有几乎相同的误码率,验证了该优化方法的可行性.把提出的优化方法进一步与控制周期线谱成分的优化方法结合,得到了传输带宽更窄、边带抑制更好的EBPSK调制波形.该方法可以完全数字化实现,因而,可以简化发送设备,甚至省去发送成型滤波器.     

关于非频带有限随机信号的采样级数的逼近

香农采样定理可以恢复确定性频带有限信号.而真实信号经常是非频带有限的,这类信号可以被看作边带趋于无穷的频带有限信号.除了确定性型号,平稳的随机信号在许多领域发挥了重要作用.为了解决非频带有限的平稳过程的采样问题,借助香农采样定理,获得当功率在频域衰减时该类信号的采样级数,并求得该级数分别满足均方收敛和以概率1收敛的条件.     

应用倒频谱分析法对风力发电机组齿轮箱故障诊断

针对风力发电机组齿轮箱运行环境恶劣,故障信号中调制边频带复杂这一特点,采用基于倒频谱方法对故障特征进行了分析,提高了故障诊断的准确性,并给出了应用实例,为风力发电机组设备管理与诊断提供了一种有效的途径。     

改善石英晶体双折射滤波器次极大的优化设计

针对双折射滤波器中器件损耗的情况,同时为了改善滤波光谱的次极大,设计了一种新型滤波器,并从原理上作了分析,此新型滤波器与原有多级滤波器相比,主要的改进在于减少了所用偏光镜的数目,从而提高了出射光的透过率.以Schoolman型石英晶体双折射滤波器为例,将此新型滤波器与原有结构进行了比较,从理论上分析了在考虑各器件损耗的情况下的滤波特性,结果表明,此滤波器具有减少出射光损耗的显著效果.     

甚小线性调频键控调制波形的正弦基拟合优化

甚小线性调频键控(very minimum chirp keying,VMCK)是一种高效的超窄带调制技术,具有窄带宽占用、强边带抑制、数据传输效率高等优点.但是,从VMCK的表达式不能得出其频谱结构的解析解,难以对信号进行进一步分析和优化.基于数值拟合原理,提出一种基于正弦基拟合分解的VMCK优化方案.理论分析和仿真结果表明,该方案可成功去除VMCK谐波线谱,得到带宽更窄、边带抑制更强的VMCK波形,信号的解调性能也可以得到进一步增强.     

一种改进的载波抑制调制光毫米波信号的产生方案

为了克服光纤无线(ROF)系统中色散对光载波抑制(OCS)调制光毫米波信号传输的影响,提出一种改进的OCS调制方案。使用双驱动马赫-曾德尔调制器(MZM),通过调整两路输入射频信号相位、基带信号增益和直流偏置电压将2.5Gbit/s数据信号仅调制到(OCS)信号的一个边带上传输。理论分析表明,与传统OCS调制光毫米波信号产生方案相比,本文方案解决了色度色散引起的码元走离问题,大大增加了传输距离。仿真实验结果表明,经过110km光纤传输后信号的眼图仍然十分清晰,在BER=10-10条件下,信号经过20、40和60km光纤传输后的功率代价分别为0.78、1.7和1.9dB。     

三段式带通型可调谐全光纤声光滤波器

为克服基于普通单模光纤的声光效应只能实现带阻滤波器的问题 ,提出并实现了一种三段式结构的全光纤带通型可调谐声光滤波器。该文分析了三段式结构实现带通滤波的原理 ,考虑声波的衰减而优化了第一段和第三段光纤的长度比 ,并且指出中间段光纤的长度对于滤波器消光比的影响。这种新型结构的滤波器与以往的全光纤滤波器相比 ,边带抑制比高 ,没有移频现象 ,适合于高速波分复用系统的应用