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基于驻极体材料的机械天线式低频通信系统仿真研究

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自动化学报 2021年第6期47卷 1335-1342页

作者：崔勇王琛宋晓北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

在海洋信息网络体系日益重要的现在,水下航行器越来越得到世界各国的重视,无论是在民用还是在军用上,都扮演着重要的角色.与水下航行器的通信主要采用的是能以较小的损耗深入海水的低频通信技术,而目前已有的低频通信系统发射台规模庞大... 详细信息

在海洋信息网络体系日益重要的现在,水下航行器越来越得到世界各国的重视,无论是在民用还是在军用上,都扮演着重要的角色.与水下航行器的通信主要采用的是能以较小的损耗深入海水的低频通信技术,而目前已有的低频通信系统发射台规模庞大,天线占地广、天线暴露、目标明显、战时生存能力差,极易被摧毁且难于短期修复,且所需功耗巨大.鉴于此,本文提出了一种基于复合聚合物驻极体纳米材料的机械天线式低频通信方法,从理论上研究了其产生的低频通信信号及计算公式,定量分析了其在正常工作时的功率损耗和在不同介质中的衰减,且在有限元分析软件中建立了相关模型进行仿真研究,并通过理论解析模型和多物理场有限元模型的双重仿真结果的一致性,以及仿真计算结果与机械天线样机的实测结果的对比,验证了所提方法的可行性.

关键词：海洋信息水下航行器低频通信机械天线驻极体仿真建模

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低频通信中噪声特性分析与处理研究

低频通信中噪声特性分析与处理研究

作者：卢鹏重庆邮电大学

学位级别：硕士

低频通信在水下通信、地质勘探等特殊工作环境中有着不可替代的作用。低频噪声是影响通信质量的重要因素,必须得到有效抑制。低频噪声不同于高斯白噪声,而是具有非高斯色噪声的特性。现有研究对低频噪声的统计特性和信号处理做了初步讨... 详细信息

低频通信在水下通信、地质勘探等特殊工作环境中有着不可替代的作用。低频噪声是影响通信质量的重要因素,必须得到有效抑制。低频噪声不同于高斯白噪声,而是具有非高斯色噪声的特性。现有研究对低频噪声的统计特性和信号处理做了初步讨论,但在实际应用中依然存在着问题。本论文结合实测数据,对低频噪声特性进行分析,并讨论低频噪声的稳健处理方法。主要工作可概括如下:1.实测数据处理分析基于实测噪声数据,借助传统处理方法,分析噪声频谱特性和幅度分布。实测噪声的功率谱密度测量,表明其含有很强的射频干扰。抑制干扰后,噪声数据呈现为脉冲型噪声的幅度分布。各种非线性变换方法中,局部最优检测性能最优,削波器和置零器有效,高斯化处理性能较差。2.基于高斯化-广义匹配的脉冲型噪声抑制方法研究脉冲型噪声的抑制,提出高斯化-广义匹配(Gaussianization and Generalized Matching,GGM)方法,可稳健抑制噪声,且适用于噪声分布未知情况。GGM方法基于高斯化处理与广义匹配滤波技术推导,是一种全新的非线性变换函数。结合核密度方法(Kernel Density Estimation,KDE)对噪声的概率密度函数估计,可以实现稳健的GGM设计。仿真表明,GGM设计的性能损失很少,对未知分布噪声的处理非常稳健。3.非线性函数的优化设计方法研究非线性变换方法的设计,提出一种新的非线性函数设计思路,优化设计限幅器与高斯拖尾零记忆非线性(Gaussian-tail Zero Memory Non-Linear,GZMNL)变换。考虑到传统的非线性函数往往基于噪声分布或仿真性能,不是理论上最优的设计标准。论文提出的非线性变换函数设计方法,以效能最大化为目标,对函数参数进行优化设计。之后,采用自适应数值优化算法,解决该优化问题。将该思路用于限幅器与GZMNL变换的优化设计,结果表明该设计方法明显优于传统处理方法,基本达到最大效能值。

关键词：低频通信脉冲型噪声非线性变换自适应优化

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一种用于TPMS的低功耗低频通信接收机

微电子学 2018年第6期48卷 743-747页

作者：邹志革李斌雷鑑铭徐文韬童乔凌华中科技大学光学与电子信息学院武汉430074

设计了一种用于汽车胎压检测系统唤醒和数据传输的低频通信接收机。该低频接收机为数模混合系统,包括高灵敏度的前端解调器和用于数据处理的数字基带处理器,采用了低中频结构方案和ASK非相干解调方式。该接收机基于SMIC 0.18μm CMOS工... 详细信息

设计了一种用于汽车胎压检测系统唤醒和数据传输的低频通信接收机。该低频接收机为数模混合系统,包括高灵敏度的前端解调器和用于数据处理的数字基带处理器,采用了低中频结构方案和ASK非相干解调方式。该接收机基于SMIC 0.18μm CMOS工艺和亚阈值特性进行设计。芯片的总面积为0.96mm2。工作电压范围为2～3.6V。在3.3V供电下,消耗电流为4.2μA。在125kHz下,该低频接收机的灵敏度达到0.4mV。

关键词：汽车胎压检测系统亚阈值低功耗低频通信混合信号

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船舶低频通信中噪声幅度概率分布研究

舰船科学技术 2018年第3X期40卷 100-102页

作者：李志惠武昌工学院信息工程学院，湖北武汉430065

船舶低频通信中会产生大量的噪声,传统研究方式将低频通信中噪声幅度分布忽略不计,但是实际使用中会造成严重的信号阻隔。针对上述问题,提出船舶低频通信中噪声幅度概率分布研究。构建费高斯噪声模型,利用低频通信噪声幅度概率理论,为... 详细信息

船舶低频通信中会产生大量的噪声,传统研究方式将低频通信中噪声幅度分布忽略不计,但是实际使用中会造成严重的信号阻隔。针对上述问题,提出船舶低频通信中噪声幅度概率分布研究。构建费高斯噪声模型,利用低频通信噪声幅度概率理论,为模型构建提供理论框架,利用费高斯条件实现模型组建;使用模型分析低频信道电磁噪声幅度概率分布、越级噪声数据幅度特性、串频噪声幅度概率分布。试验数据表明,分析结果与实际数据基本吻合并且能够提供理论依据。

关键词：低频通信噪音幅度概率分布非高斯噪声模型

面向频移键控调制低频通信的磁电接收天线研究

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面向频移键控调制低频通信的磁电接收天线研究

作者：孙铭泽华中科技大学

学位级别：硕士

低频通信得益于低频信号的强介质穿透能力,主要应用于透地通信和水下通信等。中低速数据传输常使用频移键控（Frequency-Shift Keying,FSK）调制作为通信方式,这是因为FSK具有抗噪声能力强与抗衰减性能好等优点。目前常用感应式磁天线... 详细信息

低频通信得益于低频信号的强介质穿透能力,主要应用于透地通信和水下通信等。中低速数据传输常使用频移键控（Frequency-Shift Keying,FSK）调制作为通信方式,这是因为FSK具有抗噪声能力强与抗衰减性能好等优点。目前常用感应式磁天线接收低频信号,但是其体积和质量较大,为实现接收天线的小型化,本文基于磁电效应研究了高灵敏度低噪声低频通信磁电天线。相较于现有的直接天线调制的磁电天线,本文主要研究了面向FSK调制低频通信的磁电接收天线。首先,研究了一种并联结构磁电接收天线,该天线通过两片层状磁电材料并联得到两个频率不同的谐振峰,分别用于接收承载二进制信号“0”和“1”的FSK载波信号。通过理论和实验手段分析了压磁材料的长度对谐振频率的影响,结果表明可以通过改变压磁材料长度适配FSK的载波频率。制备了两片基于Metglas压磁材料和PZT压电材料的多推挽（Multi-push-pull,MPP）结构磁电材料,将两片压磁相长度分别为80 mm和85 mm的层状磁电复合材料的输出并联,得到谐振频率为24.6 k Hz和29.8k Hz的磁电接收天线,谐振频率处的最低检测限（Limit of Detection,LOD）分别为0.25 p T和0.35 p T,测试结果表明它能够有效接收FSK调制信号。此外,研究了一种悬臂梁结构磁电接收天线,该结构利用悬臂梁多阶弯曲振动的特点来实现FSK通信,有利于实现接收天线的小型化。通过理论和仿真手段分析了悬臂梁模型的一阶至四阶振动模型,结果表明悬臂梁结构具有多个可用于FSK通信的谐振峰。制备了基于Metglas和PZT的悬臂梁结构磁电接收天线,其中Nd Fe B磁铁作为自由端质量块。实验表明,通过改变压磁相长度可以改变天线的谐振频率。当压磁相长度为75 mm时,在1 k Hz内具有四个谐振峰,分别为20 Hz、90 Hz、350 Hz和650 Hz,对应的最低检测限分别为0.6 n T、0.4 n T、110 p T和70 p T。测试结果表明该结构的四个谐振峰在接收信号时互不干扰,能够实现如2FSK、3FSK和4FSK等多种FSK通信模式。最后,建立了磁电接收天线的测试系统,实现了FSK接收信号的解调,并测试多种不同噪声对信号解调过程的影响。通过正交相乘算法解调磁电天线接收的FSK信号,将调制信号准确还原为二进制信号。面向实际应用中的多种常见噪声,分别测试了工频噪声、振动噪声和高斯白噪声对信号解调算法的影响。针对受到同频干扰的情况,通过z-score算法对数据进行预处理,去除了数据的偏置,对数据进行归一化,降低了同频噪声的影响。

关键词：磁电效应磁电天线低频通信频移键控

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低频通信带内干扰频域抑制算法仿真研究

舰船电子工程 2021年第8期41卷 85-87,154页

作者：刘祎明郭人铭西安电子科技大学西安710126 重庆邮电大学通信与信息工程学院重庆400065

论文基于白化滤波器与子空间码辅助技术,对低频通信中带内干扰频域抑制展开研究,并仿真分析其在单频干扰、多频干扰和窄带干扰下的误码率性能。仿真结果表明,子空间码辅助技术适用于抑制单频干扰和多频干扰,而白化滤波器技术能够有效抑... 详细信息

论文基于白化滤波器与子空间码辅助技术,对低频通信中带内干扰频域抑制展开研究,并仿真分析其在单频干扰、多频干扰和窄带干扰下的误码率性能。仿真结果表明,子空间码辅助技术适用于抑制单频干扰和多频干扰,而白化滤波器技术能够有效抑制窄带干扰。

关键词：低频通信带内干扰白化滤波器子空间码辅助

基于STM8L的长输油气管道低频通信发射系统设计

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无损探伤 2024年第1期48卷 25-28页

作者：刘宇轩黄平马龙田开硕刘涛白晶晶张书恒沈阳工业大学信息科学与工程学院沈阳110870

为进一步提升长输油气管道内检测器与外部接收装置的通信距离,本研究详细阐述了低频通信机理,优化了LC串联谐振结构,并基于STM8L低功耗主控制器设计了交流低频脉冲(23Hz)功率驱动电路。实验结果表明,该发射系统可有效完成埋地管道内外通... 详细信息

为进一步提升长输油气管道内检测器与外部接收装置的通信距离,本研究详细阐述了低频通信机理,优化了LC串联谐振结构,并基于STM8L低功耗主控制器设计了交流低频脉冲(23Hz)功率驱动电路。实验结果表明,该发射系统可有效完成埋地管道内外通信,且伴随外部供电电压逐步增加,通信距离显著提高,但发射效率系数逐渐降低,需根据实际工况调整供电参数。同时,系统在空旷环境下20V供电时的最大通信距离为28.25m,工作电流仅42mA,从电池安装体积(与电池容量成正比)及使用时间角度考虑,完全满足现场工程应用需求。

关键词：长输油气管道内检测低频通信 LC串联谐振 STM8L

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矿井中低频通信系统中接收天线的设计

煤矿自动化 1998年第1期 26-27页

作者：操龙兵朱建铭中国矿业大学北京研究生部

介绍了矿井中低频通信系统中接收天线的设计并提出在设计中应综合考虑多方面的因素。

关键词：矿井无线电通信接收机天线设计低频通信

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基于低频通信的汽车车钥匙定位方法研究

汽车与驾驶维修 2023年第11期 37-39,43页

作者：李紫超韦春霆詹宏翔上汽通用五菱汽车股份有限公司柳州545005

得益于科技的发展,无钥匙进入技术广泛应用于汽车领域,但磁场信号由于易衰减、受外部环境因素影响大,致使钥匙定位准确性成为困扰钥匙供应商以及汽车主机厂的问题。本课题的提出旨在分析和研究基于接收场强的汽车钥匙定位精度问题。文... 详细信息

得益于科技的发展,无钥匙进入技术广泛应用于汽车领域,但磁场信号由于易衰减、受外部环境因素影响大,致使钥匙定位准确性成为困扰钥匙供应商以及汽车主机厂的问题。本课题的提出旨在分析和研究基于接收场强的汽车钥匙定位精度问题。文中介绍了钥匙定位的基本原理,建立钥匙场强补偿模型,并通过测试验证了钥匙场强补偿模型的准确性。结果表明,采用本课题钥匙场强补偿算法,可以极大地减小场强测距误差,在汽车周边环境下有着很好的定位精度与极小的定位误差率。

关键词：汽车钥匙定位低频通信信号场强场强校准接收信号强度