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非相干散射雷达谱分析与信号处理方法研究

非相干散射雷达谱分析与信号处理方法研究

作者：张梁民南昌大学

学位级别：硕士

电离层探测方法包括在点探测和遥感探测,在点探测就是将探测设备发送到电离层中进行探测,而遥感探测则是通过发射信号在电离层与等离子体相互作用时产生电磁效应,从而我们可以通过接收到的信号反演出电离层参数。遥感探测包括垂直探测... 详细信息

电离层探测方法包括在点探测和遥感探测,在点探测就是将探测设备发送到电离层中进行探测,而遥感探测则是通过发射信号在电离层与等离子体相互作用时产生电磁效应,从而我们可以通过接收到的信号反演出电离层参数。遥感探测包括垂直探测、高频斜向探测、非相干散射探测。而非相干散射雷达是唯一能够探测整个电离层高度(60—2000km)范围等离子体密度、速度和温度。由于回波信号非常微弱,一般具有兆瓦级的发射功率和百米级的天线口径。要从非相干散射雷达微弱的回波功率谱中提取电离层有效参数,探测波形的选择和设计至关重要。且非相干散射雷达涉及到等离子体散射功率谱与回波信号功率谱之间的拟合,故等离子体散射功率谱的求解过程成为本文另一个关心的课题。结合863项目国家高技术研究发展计划(863计划)《电离层非相干散射软件雷达的关键技术》,本文从三个阶段阐明了雷达工作原理。第一、针对电磁波在电离层中传播过程,研究了非相干散射的基本理论知识,推导出了散射谱功率与等离子体特征参数的关系,同时研究了散射谱功率与回波信号功率谱之间内在联系。第二、考虑到不同情况下等离子体散射谱的差异性,研究了等离子体散射谱基本原理,推导出了电离层散射谱与介质的关系。并结合不考虑碰撞、考虑碰撞但无磁场、多成份等离子体这三种情况分别建立了谱的模型。第三、不同的探测波形设计会得出不同的功率谱形状,为了消除它们的影响,研究了回波信号处理过程中模糊函数这一重要理论基础,同时研究了波形设计原则与回波信号功率谱的计算方法。通过对发射脉冲进行巴克码、长脉冲编码、交替码调制后,我们分别计算了他们的功率谱。并研究了它们的抗噪性能。

关键词：非相干散射雷达功率谱巴克码长脉冲编码交替码

基于磁声电效应的生物组织电阻抗检测方法研究

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基于磁声电效应的生物组织电阻抗检测方法研究

作者：余正风南京师范大学

学位级别：硕士

磁感应磁声成像(Magneto-Acoustic Tomography with Magnetic Induction,MAT-MI)和磁声电成像(Magneto-Acoustic-Electrical Tomography,MAET)是一组互易的基于生物组织磁声电效应的电阻抗检测方法,结合了超声成像高空间分辨率的特点和电阻抗成像高对比度的特点,在生物医学检测中具有良好的应用前景。在前人的MAT-MI研究中,为了简化系统模型和重建算法,一般针对电导分布各向同性的待测目标开展研究。然而,部分生物组织(肌肉、髓鞘和脑组织等)的电导率具有明显的各向异性,其对感应电场和感应电流分布会产生显著的影响,而且感应电流与MAT-MI的声源强度直接相关,因此,电导率各向异性组织内磁声声源强度的定量分析,对MAT-MI的电导率测量和图像重建有着重大的理论价值和实际意义。另外,由于正常生物组织电导率较低,MAET中检测电压的信号幅值和信噪比往往不能达到预期,虽然高强度聚焦超声能有效提升信噪比,但焦点处的声能量密度远高于诊断超声的安全标准,因此,如何在保证成像分辨率的前提下,提升MAET检测信号幅值和信噪比,有着显著的实际应用价值。本文基于MAT-MI和MAET基本原理,分别研究了电导率各向异性组织中MAT-MI声源强度分布,以及正弦巴克码编码激励方法对MAET信噪比提升的影响。(1)根据电导率各向异性组织中电磁场规律,推导了电导率各向异性组织模型中感应电场和感应电流的分布公式,结合MAT-MI的声振动机理,得到了各向异性组织中声源强度的理论解;利用有限元软件建立了电导率各向异性组织中MAT-MI的数值仿真模型,理论结果和数值结果同时表明,电导率各向异性组织中边界声源强度随角度有着周期性变化,声源强度的交变幅值和直流偏置与组织电导率各向异性分量比和电导率张量相关,因而通过测量模型边界上的声源强度和组织周围背景溶液的电导率,可以重建出组织内部的各向异性电导率张量。(2)首先,根据声辐射原理和MAET基本理论,推导了正弦巴克码激励下的MAET电压信号公式,并利用平面活塞换能器的强指向性简化了结果表达式,基于正弦巴克码的频谱性质,设计了旁瓣抑制失配滤波器;然后,建立了正弦巴克码编码压缩的MAET数值仿真模型,计算了多层组织仿体的磁声电信号,并使用匹配滤波器进行了边界包络恢复,结果证明失配滤波器能有效抑制旁瓣,保留了电导率变化的极性信息,并提升了输出信号的信噪比和空间分辨率;最后,搭建了基于正弦巴克码激励的MAET实验系统,并对三层立方体凝胶块进行单周期正弦激励和正弦巴克码编码激励的对比实验,实验结果证实正弦巴克码编码激励,能有效降低激励电压幅值,同时将MAET的信噪比提升10 dB。本文分析了电导率各向异性对MAT-MI的影响,为各向异性电导率的检测提供了新方法,证明了正弦巴克码激励提升MAET信噪比的可行性,为后续MAET的实验研究提供了一种更安全可靠的激励方式。为MAT-MI和MAET在生物医学成像和检测中应用提供了理论基础和新技术支撑。

关键词：磁感应磁声成像磁声电成像电导率各向异性声源强度巴克码编码压缩失配滤波器旁瓣抑制

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可编程基带扩频模块设计

可编程基带扩频模块设计

作者：张波涛中北大学

学位级别：硕士

数据的可靠性传输是遥测遥控等无线传输系统中的一项重要指标，然而遥控遥测系统通信信道往往处于深空地区，地形复杂地区，受到各种干扰较为严重，数据传输的可靠性难以得到保障。扩频通信技术具有抗截获、抗多径、多址能力强等优点，... 详细信息

数据的可靠性传输是遥测遥控等无线传输系统中的一项重要指标，然而遥控遥测系统通信信道往往处于深空地区，地形复杂地区，受到各种干扰较为严重，数据传输的可靠性难以得到保障。扩频通信技术具有抗截获、抗多径、多址能力强等优点，因此成为保障数据可靠传输的有效手段。本文重点研究基于专用集成芯片的可编程基带扩频模块，功能设计具有可编程性，同时能够较为快速的构建直扩通信系统，可以灵活运用于遥测遥控、巷道通信等传输系统中。根据课题研究背景，本文在分析遥测遥控技术、扩频通信技术以及专用集成芯片研究现状的基础上，结合模块的技术指标，对模块的组成单元和设计思路进行了讨论，在硬件部分，设计数据预处理单元、扩频通信单元、USB数据传输单元，突出了模块功能的可编程性，同时对模块硬件接口电路的设计进行阐述。在硬件电路设计的基础上，进一步研究了模块软件设计，着重完成了寄存器配置程序、数据扩频发送中断处理程序、数据解扩接收中断处理程序的设计，并对扩频单元寄存器参数配置进行讨论。结果表明，本文设计的可编程基带扩频模块具有功能可编程、应用灵活的特点，达到预期设计的扩频码速率及相关指标，基本实现预期设计的功能。

关键词：可编程扩频捕获跟踪匹配滤波器巴克码

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无线通信系统的FPGA设计和研究

无线通信系统的FPGA设计和研究

作者：谢微华东师范大学

学位级别：硕士

在数字化、信息化的时代，数字集成电路应用得非常广泛。随着微电子技术和工艺的发展，数字集成电路从电子管、晶体管、中小规模集成电路、超大规模集成电路(VLSIC)逐步发展到今天的专用集成电路(ASIC)。但是ASIC因其设计周期长，改版... 详细信息

在数字化、信息化的时代，数字集成电路应用得非常广泛。随着微电子技术和工艺的发展，数字集成电路从电子管、晶体管、中小规模集成电路、超大规模集成电路(VLSIC)逐步发展到今天的专用集成电路(ASIC)。但是ASIC因其设计周期长，改版投资大，灵活性差等缺陷制约着它的应用范围。可编程逻辑器件的出现弥补了ASIC的缺陷，使得设计的系统变得更加灵活，设计的电路体积更加小型化，重量更加轻型化，设计的成本更低，系统的功耗也更小了。FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写，即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。本论文撰写的是用FPGA来实现无人小飞机系统中基带信号的处理过程。整个信号处理过程全部采用VHDL硬件描述语言来设计，并用Modelsim仿真系统功能进行调试，最后使用了Xilinx公司可编程的FPGA芯片XC2S100完成，满足系统设计的要求。本文首先研究和讨论了无线通信系统中基带信号处理的总体结构，接着详细阐述了各个模块的设计原理和方法，以及FPGA结果分析，最后就关键技术和难点作了详细的分析和研究。本文的最大特色是整个系统全部采用FPGA的方法来设计实现，修改灵活，体积小，功耗小。本系统的设计包括了数字锁相环、纠错编解码、码组交织、扰码加入、巴克码插入、帧同步识别、DPSK调制解调及选择了整体的时序，所有的组成部分都经过了反复地修改和调试，取得了良好的数据处理效果，其关键之处与难点都得到了妥善地解决。本文分别在发射部分(编码加调制)和接收部分(解调加解码)相独立和相联系的情况下，获得了仿真与实测结果。

关键词： FPGA 汉明码数字锁相环 DPSK 巴克码同步电路

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基于先进波形的高精度测距技术研究

基于先进波形的高精度测距技术研究

作者：张世勋国防科学技术大学

学位级别：硕士

在反导背景下,高精度测距技术为雷达目标特征提取、识别与跟踪提供了新的途径。本课题的研究目的是在现有精密测量雷达的基础上运用相位测距技术提高目标径向距离的测量精度。本文立足于前置雷达,通过理论分析和仿真试验来研究相位编码... 详细信息

在反导背景下,高精度测距技术为雷达目标特征提取、识别与跟踪提供了新的途径。本课题的研究目的是在现有精密测量雷达的基础上运用相位测距技术提高目标径向距离的测量精度。本文立足于前置雷达,通过理论分析和仿真试验来研究相位编码雷达系统中相位测距的工作原理与实现过程,讨论了系统随机误差对模糊多普勒相位提取的影响,得到了用来指导工程应用的边界条件。第一章阐述了课题研究的背景和意义;归纳了相位测距技术的研究现状,分析了目前研究中存在的问题;介绍了论文的主要工作。第二章介绍了相位编码雷达系统的工作流程,提出了相位编码信号的高精度测距方法。首先,在相位编码雷达系统中,推导了雷达回波信号的匹配滤波表达式,得到了连续回波脉冲的一维距离像,找出与峰值位置邻近的采样点,通过相位补偿技术,提取采样点处的相位,即为多普勒相位的模糊测量值;其次,多普勒频率的积分值可通过前置雷达测速分系统得到的速度信息和时钟记录的时间信息求得,然后综合上述信息求解相位增量模糊度,得到目标的相位累加距离;最后,通过仿真验证,证明了方法的有效合理性。此方法解决了相位测距在相位编码信号体制下的适用问题。第三章针对相位编码信号相位测距方法的性能进行了研究。首先推导了算法适用的边界条件和内在约束关系;其次,通过模块化随机误差,定量评估了各类误差对多普勒模糊相位提取带来的影响;最后总结得出算法的运用流程。第四章为结束语,总结论文的研究成果,并对下一步工作进行展望。

关键词：相位测距相位编码雷达巴克码解模糊误差分析

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脉冲压缩在铝薄板电磁超声导波检测中的应用

航空学报 2022年第3期43卷 509-520页

作者：石文泽程进杰胡硕臻卢超陈尧南昌航空大学无损检测教育部重点实验室南昌330063 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190 赣南师范大学江西省数值模拟与仿真技术重点实验室赣州341000

针对电磁超声换能器(EMAT)换能效率低导致超声回波信噪比(SNR)差这一问题,基于相位编码脉冲压缩技术,讨论了匹配滤波器及旁瓣抑制滤波器的设计及其在电磁超声检测中的实现。选用典型二相编码信号-巴克码作为激励信号,分析了不同码长、... 详细信息

针对电磁超声换能器(EMAT)换能效率低导致超声回波信噪比(SNR)差这一问题,基于相位编码脉冲压缩技术,讨论了匹配滤波器及旁瓣抑制滤波器的设计及其在电磁超声检测中的实现。选用典型二相编码信号-巴克码作为激励信号,分析了不同码长、载波周期数的巴克码信号对电磁超声导波检测脉冲压缩效果的影响,并研究了旁瓣抑制算法的效果。以含人工预制裂纹的7075航空铝合金薄板为检测对象,选用SH;模态电磁超声导波换能器对比了单频正弦信号激励方式与巴克码脉冲压缩技术获得的缺陷回波信号信噪比。结果表明,采用巴克码脉冲压缩后超声回波的信噪比较单频正弦激励方式至少提高了7.2 dB,且巴克码脉冲压缩技术能探测出单频正弦激励方式而不能可靠检出的小裂纹(长×宽×深为10.0 mm×1.0 mm×0.25 mm)。将相位编码压缩技术应用于电磁超声导波检测,可达到增加EMAT提离和减小同步平均次数的目的,能满足在线快速检测的需求。

关键词：铝合金 EMAT SH 导波巴克码脉冲压缩

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单板微型机的模/数、数/模接口及其应用

南京航空航天大学学报 1983年第2期 1-10页

作者：戴明桢

本文给出Z80单板微型机的几种模/数(A/D)、数/模(D/A)接口电路和编程使用方法。并举例说明A/D、D/A接口电路,在数据采集与处理、数字信号处理的微型机模拟以及用微型机产生各种控制波形等方面的应用。

关键词：接口电路数字信号处理变换器转换器微型计算机个人电脑电子数字计算机巴克码匹配滤波器诺斯滤波器数据采集数据处理

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自适应通信系统的群同步及链路控制

计算机与网络 1991年第6期 24-33页

作者：刘竹林蔡建彪中国电波传播研究所国营第七一三厂

本文对自适应通信系统中的数据链路控制及选择呼叫.建立群同步链接进行了描述;并给出了网络通信的码元同步方案:运用伪噪声非周期性随机序列作为同步码:阐述了实现群同步的软件实施过程.分析了巴克码作为同步码的自相关特性;给出了同步... 详细信息

本文对自适应通信系统中的数据链路控制及选择呼叫.建立群同步链接进行了描述;并给出了网络通信的码元同步方案:运用伪噪声非周期性随机序列作为同步码:阐述了实现群同步的软件实施过程.分析了巴克码作为同步码的自相关特性;给出了同步头自相关检测的软件实现过程:最后给出了漏同步概率和假同步概率在不同参数选择下的分析和比较.并给出了其分析变化曲线.

关键词：序列自适应通信报头同步码非周期性电信巴克码时变信道群同步链路控制

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微处理器实现帧同步检测技术

四川地震 1984年第3期 42-48页

作者：叶鸿根四川省地震局分析预报研究中心

一、概述在数字化地震遥测系统中,数字信息在信道中都是串行传送的。为了在收端正确识别并分离各路数码,要求在系统中设置同步检测电路。系统建立同步传输,是在发端数码流中插入一组特定的数码,收端则根据这组数码的特征正确识别,并由... 详细信息

一、概述在数字化地震遥测系统中,数字信息在信道中都是串行传送的。为了在收端正确识别并分离各路数码,要求在系统中设置同步检测电路。系统建立同步传输,是在发端数码流中插入一组特定的数码,收端则根据这组数码的特征正确识别,并由此建立同步,然后再实现各路数码的分离。现有的帧同步电路几乎都是用硬逻辑电路实现的。由于经过信道传输的数字难免会出现误码,以及数码流中也可能出现与帧同步码组相同的码字等情

关键词：帧同步码帧同步检测同步状态微处理器巴克码数码流