基于FPGA的多通道数字信号下变频器设计

研究了无线通信接收机中。经A／D转换后到基带处理前的中频信号的下变频处理。提出了用FPGA实现多通道数字信号下变频的新设想。通过分析CIC滤波器、HB滤波器和多相滤波器的特点和性能，将它们与抽取器相结合．对MD转换后的数据进行抽取，降低了信号采样率，减轻了后续DSP处理基带信号的压力。结合一个具体的多信道信号．通过软件仿真和在FPGA器件的实现，证明了该方案的正确性。此设计方案集CIC滤波器、HB滤波器和多相滤波器的优点于一身。使设计出的数字信号下变频器能够处理更高频率的信号。     

地月L2中继星或月球轨道器对月球背面着陆器多普勒定位精度分析

针对地面站无法对月球背面着陆器定位的问题,分别对月球背面着陆器利用月球轨道器上行信号和地月L2中继星上行信号的多普勒对其定位的两种模式进行了研究。在月固坐标系下,理论分析了两种模式下轨道器的多普勒定位精度,以及几何精度因子及频率稳定度对定位精度的影响。在STK软件中对两种定位模式建模,利用其导出的星历数据定量评估了两种定位模式下着陆器的定位精度,讨论了应用两种定位模式应满足的时间约束和空间约束条件,同时定量分析给出了不同载频、不同观测时间长度下,着陆器时钟应该满足的频率稳定度。     

高动态信号模拟器中的多普勒模拟算法

 为了测试卫星定位系统接收机的性能,须用信号模拟器来模拟各种条件下真实的卫星发射信号。卫星信号模拟器由软件、硬件和上位机三部分组成。系统主要包含目标运动轨迹计算、误差计算、导航电文生成及信号调制发射等功能模块。中频信号处理中的多普勒频移模拟是高动态卫星信号模拟器要解决的一项关键技术。为此,提出了一种全相参的多普勒模拟算法,基于真实的高动态运动模型解算出伪码和载波的频率字,在现场可编程门阵列（FPGA）中通过数控振荡器(NCO)设计产生真实的动态卫星信号。通过实际测试并与理论数据进行了比对验证,模拟出的动态特性与真实卫星信号的多普勒特性一致。     

撞击流混合器速度信号的Hilbert-Huang变换分析

应用激光多普勒测速系统,对撞击流混合器的流场瞬时速度进行了测量。将Hilbert-Huang变换（HHT）应用于瞬时速度信号的分析,提取出各阶内禀模态函数（IMF）并通过经验模态分解（EMD）对速度信号进行滤波降噪。通过希尔伯特谱分析（HSA）确定了撞击流混合器速度信号的能量分布状况,信号能量集中于低频区,即存在于尺度较大的流体涡旋中。分析速度信号各阶内禀模态函数在不同频段的能量分布与转换,发现不同频段IMF的能量分布与流型转变之间的对应关系。通过能量特征值的提取表明,提高螺旋桨转速有助于强化系统的混合效果。最后将撞击流混合器的流场由内而外划分为中心区、涡旋区和回流区3个部分。     

基于常规多普勒滤波器组结构的合成宽带距离像性能分析

为了消除散布效应对宽带信号的不利影响,可以利用多个窄带信号合成宽带信号;同时,通过在子带内处理相干脉冲串,可进行杂波抑制、目标速度估计和区分不同速度的目标。然而,在子带内分别使用常规多普勒滤波器组,会引进多普勒散布效应所造成的输出失配误差,从而造成合成距离像的失真。分析了多普勒散布效应与子带常规多普勒滤波器组输出失配之间的关系,推导了运动目标通过滤波器组后所成高分辨距离像的距离走动公式,给出了适合子带常规多普勒滤波器组的目标速度临界值。仿真实验验证了以上结论。     

低轨卫星多普勒频移特性的快速计算

地面站利用低轨卫星进行通信时,地面接收站接收信号存在明显的多普勒频移现象。为描述多普勒频移特性,首先分析卫星轨道偏心率对多普勒特性曲线的影响,分析表明：轨道偏心率越大,地面站接收信号多普勒变化率越大。其次,推导了卫星多普勒频移的计算表达式,并讨论了低轨卫星多普勒频移特性曲线的快速计算。仿真计算结果表明,该算法可以很好地描述任意低轨道卫星多普勒频移特性,并明显缩短了精确算法的计算时间,对于10 000km轨道高度卫星,算法置信度可达99%以上。     

卫星定位系统——新时代的指南针

新时代的"指南针"1957年10月,前苏联率先成功地发射了世界上第一颗人造地球卫星.美国研究人员在监听卫星发射的无线电信号时发现,在卫星通过其视野的时间内,所接收信号的多普勒频移曲线与卫星轨道有一一对应关系.这意味着固定于地面的接收站只要获得卫星的多普勒频移曲线,就可确定卫星的轨道.反之,若卫星运行轨道是已知的,那么根...     

弹载天线旋转对接收信号多普勒偏差的影响

由弹体自旋产生的弹载天线的旋转是引起地面测控站多普勒测速误差的一个重要因素.根据线极化信号接收原理,对弹载天线旋转条件下接收的左旋和右旋信号多普勒偏差进行了理论推导和分析.分析结果表明：左/右旋接收信号将产生幅度相等、极性相反的多普勒偏差,多普勒偏差的均值与弹载天线旋转速率在数值上相等,多普勒偏差的方差随着目标视线与天线转轴之间夹角的增大而增大.为验证理论分析结果,开展了天线转台模拟实验,实验测量得到的多普勒偏差的均值和方差与理论分析结果基本一致.最后,根据理论分析和模拟实验结果,提出在实际任务中,可采用左旋和右旋多普勒偏差均值差的一半分别对左/右旋信号的多普勒进行补偿,以减小弹载天线旋转对测速精度的影响.     

短波地空通信多普勒频移对DTMF信号解码影响

DTMF信号具有优良的抗干扰性能和一定的抗多普勒频移的能力,广泛应用于语音信道的低速数据通信。文中分析了地-空短波通信的多普勒频移、基于Goertzel算法的DTMF信号解码基本原理和基本过程;在语音噪声背景下,基于Goertzel算法,解算了16个频点的信号幅值,对地—空短波通信的多普勒频移对DTMF信号解码性能的影响进行了仿真,得出了在语音和多普勒频移干扰的背景下,信噪比高于9dB时,基本可实现DTMF信号的高可靠检测的结论。     

问与答

白杨-M问:1、什么是脉冲多普勒雷达?答:脉冲多普勒雷达就是工作在脉冲波形下的一种多普勒雷达,其工作原理是对脉冲列信号进行频谱分析,并对其单根谱线进行滤波,以测得目标的径向速度和距离。与一般时域检测的脉冲体制雷达不同之处是,脉冲多普勒雷达是频域检测,对回波脉冲列进行频谱分析,利用运动目标的回波信号具有多普勒频移的特点,将     

一种高动态低信噪比下载波快速捕获跟踪方法

针对高动态、低信噪比的接收信号,首先对整个多普勒频率范围进行分段,并在每一段内利用本地产生的带有多普勒频率变化率的复信号来抵消接收信号中多普勒频率变化率的影响,然后在每一段内利用FFT（FastFourierTransform,快速傅里叶变换）进行载波频率并行捕获,从而同时完成载波多普勒频率及其变化率的初步估计。利用载波多普勒频率及其变化率估计信息辅助锁频环快速入锁,进而利用锁频环辅助三阶锁相环完成载波信号的锁频锁相跟踪。使用这种方法,可以快速获取信号的多普勒频率及其变化率信息,并且在极短时间内完成载波的稳定跟踪,使接收设备具备快速捕获跟踪大动态弱信号的能力。     

FCDU测试系统中SGU模块的研制

阐明了FCDU中扫描信号的加入原理,讨论了利用单片机和数模转换板的相互配合来实现模数2路信号同步发送的硬件、软件实现方法,最后给出研制结果。     

基于全零点FIR前向滤波网络的超分辨成像方法研究

距离多普勒成像的距离分辨率和横向分辨率,分别取决于发射信号的有效带宽和目标相对于雷达在相干积累时间内的转角。采用的方法可以突破上述的限制,其方法是采用全零点FIR 前向滤波网络,在成像处理前进行线性预测滤波,仿真结果表明,这是一种改善距离多普勒成像雷达分辨率的有效方法。     

三浮陀螺有源磁悬浮位置信号采集电路研究

三浮陀螺仪对磁悬浮定中精度提出ε≤0.27 μm要求,位移信号采集电路的灵敏度应该高于该要求,电路设计目标定为0.09μm,可以从位置信号采集电路L-R电桥、调理电路和A/D转换电路三部分保证这一目标.给出了两种最佳匹配电阻的估算方法,基于实测电感带入经典公式估算法和电磁仿真软件FLUX估算法,结果表明实验测试的最佳匹配电阻一般高于估算值约30％.推导了调理电路性能指标和A/D转换电路位数与定中精度的关系,结合试验验证了电路设计指标优于0.09μm,完成电路设计任务.     

应答机对称天线干涉对雷达信号影响分析

针对测速雷达在目标旋转时,由对称天线导致的下行信号干涉问题,通过理论分析远场条件下信号干涉合成方向图变化情况和双基微多普勒计算方法,提出了一种分析干涉区前后多普勒阶跃的方法。通过分析测速雷达记录数据中AGC(Automatic Gain Control,自动增益控制)电平、多普勒和综合误差电压,再利用小波变换和自相关方法,可以提取微多普勒信息和微多普勒周期。理论分析和数据验证可知,信号干涉区出现在对称天线中间±20°左右,雷达接收AGC电平在干涉区下降10~20dB,多普勒差分出现峰值,微多普勒在干涉区前后出现正负峰值,综合误差电压会显著增大。这些结论有利于认识干涉现象对测速设备接收信号的影响。     

旋转飞行器应答式速度测量研究

由于受单天线的方向性限制,采用传统的天线模式不能实现对旋转飞行器连续跟踪测量。通过多天线分集和合成2种模式,可以实现信号的全向接收和转发,但同时带来接收信号阶跃以及信号干涉区等新问题,这些问题会导致信号变化剧烈,能否正确描述信号动态下的特征,并分析其对设备多普勒回路的影响是实现连续高精度跟踪的关键。本文推导了多天线动态下的双程应答多普勒测速方程,详细分析了分集、合成2种天线模式下信号的特征及信号对多普勒回路的影响,并根据分析结果对多普勒回路提出改进建议。     

民用飞机轮载信号比较监控器验证方法和设计研究

飞机空地逻辑判定和飞行派遣状态判定的重要依据是轮载信号，当前民用飞机飞控系统轮载信号多采用余度表决监控器进行处理，其中余度表决监控器触发时间对飞机的空地状态和派遣状态具有重要影响。空地转换延迟会导致部分系统对当前飞机状态做出错误判断，影响飞机安全，飞机不派遣状态判断的过分严厉会降低航线中飞机的签派率，影响飞机市场竞争力。为了得到轮载信号监控器触发时间的最佳门限值，通过设计一种试验分析方法，得到了飞机轮载信号比较不一致持续时间的范围，再通过分析轮载信号对飞机着陆状态和派遣状态的影响，得到一种选择最佳轮载信号门限值的设计方法。此外，该方法可以进一步推广到其它具有比较监控器处理的信号上，通过试验与分析的方法，得到比较监控器的最佳门限值。     

模型燃烧室中值班火焰稳定器的燃烧不稳定性研究

针对值班火焰的燃烧不稳定性问题，通过试验得到了不同当量比工况下的火焰结构、压力脉动信号和热释放脉动信号。对脉动信号进行傅立叶分析，获得了脉动信号的频率和振幅。结果表明，随着当量比增加，火焰形态发生变化，燃烧室内发生了164Hz三阶模态向109Hz二阶模态的转换。对火焰平均结构、火焰瞬态结构和火焰正交分解（POD）结果进行分析后发现，漩涡脱落频率和燃烧室某一阶声学模态耦合是维持燃烧不稳定性的机理，耦合的强弱和漩涡脱落的尺度大小决定了热声振荡的振幅大小，火焰形态的变化导致热释放中心位置的变化是引起模态转换的机理。     

基于PC/104总线和ADS7805的多路小信号实时监测系统

开发了基于PC/104总线和ADS7805的实时监测系统。该系统主要由信号转换模块、A/D转换模块、CPLD逻辑控制模块EPM7128和PC/104总线组成。它能够在板卡上实现信号的采集监测,并能通过PC/104总线与上位机通信,实现数据的存储、后端处理及显示。参考了实时数据采集处理系统的设计思想,重点阐述了系统原理及硬件、软件的设计。     

直流大电流原位检测

本文提出了一种直流大电流的测量方法。直流电信号首先经磁路转换成磁场信号然后经霍尔传感器的磁场信号转换电压信号后，输出到仪表放大器和单片机进行处理并显示出被测电流。