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宽带音频的非线性频带展宽技术

宽带音频的非线性频带展宽技术

作者：刘鑫北京工业大学

学位级别：硕士

本文在深入研究传统音频频带扩展技术的基础上,分析了超宽带音频信号的高低频相关性,首先,根据低频谱包络和感知音色特征,研究了高频子带能量的估计方法;其次,基于非线性动力学中的相空间重构和最近邻匹配的方法,研究了高频频谱细节的... 详细信息

本文在深入研究传统音频频带扩展技术的基础上,分析了超宽带音频信号的高低频相关性,首先,根据低频谱包络和感知音色特征,研究了高频子带能量的估计方法;其次,基于非线性动力学中的相空间重构和最近邻匹配的方法,研究了高频频谱细节的非线性预测方法,最后,在实际编码器上实现了由宽带到超宽带音频信号的盲目频带扩展。在高频子带能量估计方面,本文引入了高斯混合模型,并用其拟合高低频特征的联合概率密度,在最小均方误差准则的基础上构建了一套基于高斯混合模型的高频子带能量估计算法,保证了在平稳特征数据下高频子带能量估计的准确性。在此基础上,将隐马尔科夫模型引入到音频频带扩展算法中,并基于最小均方误差准则构建了一套基于隐马尔科夫模型的高频子带能量估计算法,进一步改善了重建音频的感知质量,有效地解决了扩展后高频子带能量的时域突变问题,提高了在复杂特征数据条件下重建音频频谱能量的平滑性。在频谱细节恢复方面,本文利用相空间重构技术验证了音频信号在频域内的非线性特征,并利用低频相轨迹的局部演变规律,提出了基于最近邻匹配的高频频谱细节非线性扩展方法。在实际编码器应用方面,本文组合隐马尔科夫模型和非线性预测技术,构建了一套完整的“盲目式”宽带向超宽带音频信号的非线性频带扩展算法,并将其应用到24kb/s速率下的G.722.1宽带音频编码器中,主观和客观质量评价表明,频带扩展后的G.722.1编码器质量与同码率下的G.722.1C超宽带编码器相当。

关键词：音频编码频带展宽高斯混合模型隐马尔科夫模型非线性预测

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低轮廓背腔天线的频带展宽技术

低轮廓背腔天线的频带展宽技术

作者：李鹏杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着现代无线通信的飞速发展，人们对高速短距离无线通信的要求越来越高。作为一种高速无线通信链路的解决方案，宽频带技术备受重视。毫米波通信在未来无线通信中的地位会越来越重要。毫米波段与低频微波相比有诸多优势，它的可利用频... 详细信息

随着现代无线通信的飞速发展，人们对高速短距离无线通信的要求越来越高。作为一种高速无线通信链路的解决方案，宽频带技术备受重视。毫米波通信在未来无线通信中的地位会越来越重要。毫米波段与低频微波相比有诸多优势，它的可利用频谱范围宽，信息容量大，容易实现窄波束和高增益的天线，从而分辨率高，抗干扰性好。但毫米波段电磁波传播损耗很大，天线增益变得非常重要。整个系统来看，毫米波天线尺寸变得很小，天线小到可以和芯片集成，但由于集成天线辐射效率很低，增益也受到很大影响，对毫米波收发系统而言都变得不能接受。这方面的相关课题正在全球范围内广泛研究。本文基于低轮廓背腔天线结构，首先提出了两个60GHz应用的毫米波天线，工作频率57GHz-64GHz，第一种结构利用微带贴片和槽的双谐振结构，从天线增益来看，高频段附近增益较低，随后对结构做了一些改动，使其在整个工作频段内的增益都稳定在6.9dBi以上，辐射效率95%以上。第二种结构在贴片上开槽，利用CPW对槽馈电，两对L形槽组成两对磁偶极子辐射阵列，所以增益较高，在8.2dBi以上。同时采用蝶形窗口，配合SIW结构对表面波的抑制效果，很好地抑制了介质表面波，所以辐射效率也较高，匹配阻抗频带内达到95%以上。圆极化天线广泛应用在雷达和通信设备中，用来解决极化不匹配和由多径传输产生的干扰，双圆极化天线主要用来避免电波衰落损耗，实现频分复用，增大通信系统容量。本文基于低轮廓背腔交叉缝隙结构，利用分支线耦合器作为并馈网络，实现了轴比带宽显著展宽的双圆极化天线，天线较单端馈电圆极化天线的轴比带宽提高4倍，带内增益在5dBi,辐射效率70%以上，天线性能得到了测试结果验证。

关键词：频带展宽高效率低轮廓背腔天线线极化圆极化

基于Hilbert谱的结构动力响应非线性特征分析

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振动与冲击 2013年第14期32卷 70-76页

作者：吴琛周瑞忠福建工程学院土木工程学院福建福州350108 福州大学土木工程学院福建福州350108

介绍了Hilbert-Huang变换的原理和波内调制的概念,对比了地震动作用下单自由度和多自由度结构的线性体系与三线性刚度退化体系绝对加速度响应的Hilbert幅值谱、能量谱,分析系统进入非线性力学状态的重要标志。结果表明:"频带展宽"和"优... 详细信息

介绍了Hilbert-Huang变换的原理和波内调制的概念,对比了地震动作用下单自由度和多自由度结构的线性体系与三线性刚度退化体系绝对加速度响应的Hilbert幅值谱、能量谱,分析系统进入非线性力学状态的重要标志。结果表明:"频带展宽"和"优势频率漂移"是体系动力响应非线性力学行为的两个重要标志。线性体系加速度响应的能量集中在自振频率附近的窄小频带内;而三线性刚度退化体系由于波内调制的原因使Hilbert能量谱频带展宽。并且,能量谱的优势频率受体系屈服频率和开裂频率的影响向低频漂移。在短周期结构中,频带展宽和优势频率漂移较显著,而在长周期结构中表现不明显。

关键词： Hilbert-Huang变换波内调制三线性刚度退化频带展宽优势频率漂移

利用Doppler-warping变换的水下对空运动声源的线谱探测

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声学学报 2022年第6期47卷 810-819页

作者：毛俊杰彭朝晖张灵珊王光旭刘凯悦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 中国科学院大学北京100049 中国运载火箭技术研究院研究发展部北京100076

提出了一种利用Doppler-warping变换的水下对空运动声源的线谱探测方法。该方法首先利用Doppler-warping变换线性化目标线谱的多普勒相位,再提取线性化后的目标线谱点,结合波束形成算法实现对目标的探测。仿真和海试数据处理结果表明,... 详细信息

提出了一种利用Doppler-warping变换的水下对空运动声源的线谱探测方法。该方法首先利用Doppler-warping变换线性化目标线谱的多普勒相位,再提取线性化后的目标线谱点,结合波束形成算法实现对目标的探测。仿真和海试数据处理结果表明,与直接提取目标线谱实现探测的方法相比,所提出方法有以下几个优势:(1)将目标线谱多普勒相位线性化,线谱跟踪更为稳定连续;(2)将目标线谱频带展宽的能量重新集中到原频率附近,在低信噪比环境下能更好地提取目标线谱;(3)将干扰线谱瞬时频率非线性化,能更好地实现干扰线谱的分离。海试数据处理结果表明,实现了对远至16.8 km处空中运动目标的水下有效探测,探测能力与抗干扰能力明显增强。

关键词：运动声源线谱非线性化瞬时频率频带展宽波束形成算法数据处理结果海试

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与弹头共型的超宽带微带引信天线

探测与控制学报 2019年第2期41卷 40-43页

作者：韩东波洪飞西安机电信息技术研究所陕西西安710065 西安现代控制技术研究所陕西西安710065

针对常规微带天线带宽较窄,难以应用到宽频带系统上的问题,提出了超宽带与弹头共型微带天线。该天线以微带贴片天线为设计基础,在对辐射面宽度渐变处理,开窗以及接地面悬空等特殊结构设计,改善阻抗匹配特性。采用基于有限元方法的电磁... 详细信息

针对常规微带天线带宽较窄,难以应用到宽频带系统上的问题,提出了超宽带与弹头共型微带天线。该天线以微带贴片天线为设计基础,在对辐射面宽度渐变处理,开窗以及接地面悬空等特殊结构设计,改善阻抗匹配特性。采用基于有限元方法的电磁仿真软件HFSS对所设计的天线进行仿真与测试结果表明,该天线极大的增加了带宽,在3.6～8.5 GHz的频率范围驻波比小于2.0,其相对带宽达到了68%,且天线在整个工作频段内具有良好的辐射特性。

关键词：超宽带微带天线频带展宽

基于超宽带脉冲无线电系统的小型化超宽带天线的分析与设计

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基于超宽带脉冲无线电系统的小型化超宽带天线的分析与设计

作者：赵璋卓北京邮电大学

学位级别：硕士

随着超宽带(UWB)无线技术从军事化用途转向民用,并且伴随着电子技术的迅速发展,超宽带技术以高性能、低功耗、低成本的短距离高速无线通信优势成为了最具竞争力的技术之一。UWB系统需要短时间内有效完成极窄时域脉冲信号的辐射和接受,... 详细信息

随着超宽带(UWB)无线技术从军事化用途转向民用,并且伴随着电子技术的迅速发展,超宽带技术以高性能、低功耗、低成本的短距离高速无线通信优势成为了最具竞争力的技术之一。UWB系统需要短时间内有效完成极窄时域脉冲信号的辐射和接受,因此对天线的性能提出了更高的要求。从超宽带天线的发展来看,小型化、微带化、超宽频带化的天线成为了设计的主流。本论文围绕多频段陷波超宽带天线及小型化超宽带天线设计展开工作,内容主要包括以下两个部分：第一部分在介绍超宽带技术、以及衡量天线性能的几个重要参数的基础上,对超宽带的小型化技术和频带展宽方法进行了总结,并对每种方法都进行较为详细的仿真验证,为接下来的超宽带天线设计工作提供了理论支撑,是本课题的重要研究环节。第二部分主要研究了具有展宽频带的超宽带平面天线以及为满足多通信系统共存具有“陷波”功能的超宽带微带天线。第一种天线通过缺陷地结构、贴片上缘结构调整等,实现2.9GHz到17GHz的阻抗带宽。第二种天线通过在辐射贴片和微带线开槽实现陷波功能,在接地面上和贴片边缘处开槽使天线更加小型化,通过对天线尺寸的优化,使尺寸仅为12mm×18mm。该天线有着双带陷波性能,并实现了3GHz到13GHz的阻抗带宽,并且在各个频段点内的辐射方向图十分稳定。

关键词：超宽带天线微带天线频带展宽陷波特性小型化

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微带双圆极化天线性能改善方法的研究

微带双圆极化天线性能改善方法的研究

作者：廖梦婷华东师范大学

学位级别：硕士

血流速测量技术在医疗上有非常重要的实用价值,可以在手术中为医生的校正操作提供及时、精确、有效的信息。基于微波／射频多普勒原理的测量设备需要发射和接收信号为极化正交的信号,而双圆极化天线正好可以派上用场,并且可以仅用一副... 详细信息

血流速测量技术在医疗上有非常重要的实用价值,可以在手术中为医生的校正操作提供及时、精确、有效的信息。基于微波／射频多普勒原理的测量设备需要发射和接收信号为极化正交的信号,而双圆极化天线正好可以派上用场,并且可以仅用一副天线实现收发一体,使系统的天线模块大为简化,与此同时,还可以降低系统的成本。随着科技的不断进步,无线通信的应用得到了空前的发展。而天线作为无线设备不可或缺的一个模块,其各方面的性能也变得愈发重要。微带双圆极化天线同时具备了圆极化天线和微带天线的优点,因此具有很好的研究价值。本文的研究工作主要从以下几个方面着手： (1)本文针对具体的血液流速测试仪这一项目,设计并实物制作了一个收发一体的微带双圆极化天线,发射端为左旋极化,接收端为右旋极化。本文在这一圆极化天线的基础上,从不同的切入点,用不同的方法分别分析并实现天线的小型化、宽带化、高增益、高效率和高前后比。 (2)在天线小型化方面,本文分别采用增加辐射元占天线面积的比例、加载对角线型和L型tail、加载轴向和对角线方向基片集成金属壁、同时加载tail和基片集成金属壁这几种方法。最优情况下,天线的尺寸可以缩小为原来的52%。在改善天线带宽和前后比方面,本文针对加载RIS结构进行分析,并比较了三种情况(不加载RIS结构的普通介质、加载RIS结构的高介电常数介质以及加载RIS结构的磁性电介质)下天线的带宽和方向性、辐射效率、前后比,得出采用加载RIS结构的磁性电介质可以获得最佳的性能。在提高天线增益方面,本文分析超材料结构——耦合方形开口谐振环(CSSSRR单元)的原理及其对增益的影响。但是,天线某一性能的改善可能会伴随着天线其他性能参数的恶化,如在实现小型化的同时,天线可能会出现效率降低,带宽变窄,增益减小,方向图恶化等。因此在优化天线某一参数时,要同时兼顾其他各项指标的要求。 (3)本文在上述基础上,还另外研究了两款微带双圆极化天线。一款是采用叠层结构的双圆极化天线,将开槽设计为椭圆环型开槽,并与圆环型开槽的同款天线做了比较,同时将贴片形状改为椭圆型,实现了更宽的天线带宽。另一款天线通过加载缺陷地(DGS)结构,实现了抑制天线的表面波的功能。

关键词：双圆极化多普勒原理小型化频带展宽增益、前后比提高缺陷地椭圆环型开槽椭圆贴片