无线声表面波传感器信号的数字正交检波处理

提出了采用数字式正交检波技术得到I、Q通道的方法，以此来测量相位，获取传感信息，很好地解决了在无线声表面波传感器测量系统中测量时间差精度低的问题，在检波过程中，采用了Hilbert变换法，简单易行，且运算量小，精度高，通过实验仿真和误差分析，表明该方法性能良好，与传统的正交波器相比，测量精度大大提高，此外，还分析了数字正交检波方法的实现中ADC对结果的影响。     

OFDM系统中频数字接收机的工程实现

对带通采样理论进行了简单介绍,并对带通欠采样数字正交解调进行了详细的数学推理,并介绍了一种数字中频接收机的工程实现办法。该数字接收机具有较大的动态范围,较高的I,Q输出精度,采用带通欠采样进行中频采样,数字滤波法进行数字正交相干解调。介绍了传统模拟中频接收机的不足和数字中频接收机的优点,根据本课题的技术指标要求进行了中频数字接收机的设计,包括中频放大电路和数字控制VGA、数字中频A/D采样和数字相干解调。结果表明,两路信号幅度的误差〈0.4%,相位的正交误差〈0.4%,满足了设计指标要求,技术指标明显优于传统的模拟接收机。     

基于ARM的振动传感器幅频特性测试系统研究

设计了以ARM微处理器为核心的中央控制处理单元,以完成振动传感器幅频特性测试的系统.利用ARM上集成的数字模拟转换电路(D/A)的输出通道1产生频率可调的等幅正弦信号,输出通道2对可变增益运放电路进行控制,使得振动传感器输出信号幅度在系统工作范围内,采用模拟数字转换电路(A/D)将振动传感器输出的信号整周期采样,对信号...     

高精度磁场式时栅传感器激励信号对测量误差的影响分析及系统设计

为提高磁场式时栅传感器测量精度,本文从理论上推导分析了时栅传感器激励信号源幅值和相位不一致产生的谐波成分对时栅传感器测量精度的影响,提出了一种基于DDS原理并采用完整闭环调节的高性能时栅激励信号源设计方案。以FPGA为微处理器,通过编程分频系统时钟,设置频率、相位控制字对DDS输出的信号频率、相位进行调节,使用增益控制器配合相位累加器实现相位到幅值精确转换。搭建了信号调理电路和信号反馈电路,通过实时对比反馈控制,解决了系统电路阻抗不匹配及干扰导致的激励信号相位不正交性和幅值不一致性的问题。实验结果表明：本文所设计的激励信号源输出信号幅值相对误差只有0.4%,正交性相对误差只有0.05%,并且采用该激励信号源,磁场式时栅传感器测角原始误差从±103.4"降低到了±20.3",有效抑制由于激励信号源幅值不一致和相位不正交带来的谐波误差。经修正后对极内角位移测量误差只有±1.3",整周角位移测量精度达到±2",满足高精度位移测量要求。     

对中频信号直接实现数据采集的讨论

与传统的零中频处理相比较,对中频信号直接进行数据采集以实现正交采样具有精度高、成本低的优点。本文简要讨论了中频信号直接数据采集的原理与实现方法,分析了适合工程应用的Bessel中值内插公式。本文讨论以两次内插进行数据处理,第一次内插完成数据恢复,第二次内插可望进一步提高采样精度或者采用低速A/D。     

道路平整度检测多源数据高精度同步采集

随着使用年限增加,道路出现了不平整等路面损坏情况,急需一种快速、有效的道路平整度检测设备对道路进行检测。设计了一种道路平整度检测多传感器数据同步采集系统,以FPGA为控制核心,利用GPS输出的NEMA数据和高稳晶振建立高精度的时间基准,采用A/D采样的方式进行同步数据采集。为提高系统的抗干扰能力和数据采样的精度,传感器信号调理电路采用差分放大和抗混叠滤波设计。实验结果表明,该系统完成了多传感器数据高精度同步采集,时间同步精度为微秒级,能够为评价路面平整度提供高精度原始数据,具有数据采样精度高、稳定性好、抗干扰能力强、成本低等优点,已在武汉夕睿光电技术有限公司的道路检测车上得到成功应用。     

基于磁阻传感器的铁磁体探测系统设计

简要介绍了铁磁体在地磁场中的模型,针对磁异信号的检测,设计了一种基于各项异性磁阻传感器的三轴测试系统。硬件电路主要包括：磁阻传感器、置位／复位电路、信号调理电路、A／D转换电路及控制电路。该系统由Honeywell公司HMC1001和1002组成三轴测量传感器,利用FPGA作为控制器实现对磁异信号的采集。试验结果表明,系统能够对移动目标铁磁体进行有效检测,并可达到较高的检测精度。     

高精度微波矢量移相器研究

针对相控阵系统对微波信号相位高精度调整的要求,提出了一种基于I／Q调制器的微波矢量移相器的设计方法。通过理论推导,对影响移相器相位精度的幅度、相位不平衡因素进行了分析。介绍了幅度、相位不平衡引入的误差校正和如何提高微波宽带电路的幅度、相位平衡方法。将分析结果用于微波矢量移相器设计,使移相器相位精度控制在±1．5°内。     

卫星载荷I/Q失真对导航信号的影响分析

卫星载荷射频通道引起的信号畸变是导航信号测距误差主要来源之一,其中星上载荷射频通道上变频器的直流偏置、本振泄漏和相位噪声等非理想特性引起的信号波形畸变严重影响导航信号码相位和载波相位测量精度.基于直接正交上变频方式传输通道模型,以导航信号相关损耗、S曲线过零点偏差、S曲线过零点斜率偏差、星座图、功率谱密度、基带信号时域波形、PLL跟踪抖动作为评估指标,量化分析了变频器非理想特性对导航信号质量的影响.研究结果表明,非理想因素恶化导航信号I/Q正交性和幅度平衡性,导致相关曲线、功率谱密度、码片时域波形发生畸变,影响导航信号测距精度;仿真条件下,相位噪声对导航信号码相位测量精度影响较大,导致PLL跟踪抖动差值可达1.6Hz,且随累积跟踪时间呈上升趋势.上述研究可作为星上载荷射频通道变频器设计及优化参考.     

中频采样中希尔伯特变换器的FPGA实现

介绍了在利用Hilbert变换产生同一时刻I/Q值的中频正交采样中,希尔伯特变换器的FPGA实现方法。利用线性变换以加法器取代乘法器,再利用加数规律不断简化不等长加法器,最终使用FPGA构建若干加法器来实现Hilbert变换。该方案硬件简洁、结构清晰,可满足高速要求。     

无线无源声表面波气压传感器

阐述了声表面波气压传感器的设计原理、结构及相应的遥测系统和数据采样处理系统。应用正交相位检测法,将几纳秒的时间差测量转化成较大的相位测量。采用回波幅值触发采样,有效提高采样及数据处理效率。设计的SAW气压传感器理论灵敏度可达0.7kPa,测量范围在为10～350kPa。     

一种声表面波无线传感器的小型化微带天线

声表面波(SAW)无源无线传感器常用于检测复杂环境下的物理参数。本文针对SAW无线无源传感器天线对低轮廓、小尺寸天线的要求,同时采用短路加载技术和贴片开槽技术,设计了一款小型化的低轮廓微带天线,天线贴片尺寸仅为21.4*21.3mm2,高度仅1mm。测试结果表明,天线,在小型化、低轮廓与增益之间取得良好折中。利用制作的天线,实现了SAW无源无线传感器的检测。     

基于延迟线理论的新型无源声表面波传感器研究

基于声表面波的延迟线理论,设计出一款新型的无线无源SAW温度和压力混合传感器.该传感器中温度对信号的影响掺杂在检测压力变化的信号中,通过引入权重因子,把压力信号从温度和压力共同影响的混合信号中分离出来,从而达到温度和压力同时检测的目的.此设计充分利用了IDT的转换能量,减少了信号之间的干扰,并对IDT及反射器进行优化设计,提高了传感器的灵敏度.此传感器具有无线无源等特点,适合在复杂环境下工作.     

基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统

将声表面波传感器与信号无线保真(WIFI)技术相结合,提出了一种基于WIFI的无线声表面波传感器信号采集系统.该系统由声表面波传感器、信号调理电路、处理器、WIFI模块和无线接收终端组成.声表面波传感器混频后的信号经过信号调理电路后,转换为处理器可计频的低频方波信号,并通过WIFI模块将采集到的信号无线发送到接收终端.通过一个输出信号范围在100 kHz~350 kHz声表面波传感器信号采集系统的实现,对该系统的结构、性能进行了验证和测试.实验结果表明,该系统可以实现测试范围内信号的采集、发送和无线接收,系统输入信号与无线接收终端接收信号之间的平均绝对误差为0.843 kHz,最大相对误差为0.51%,无障碍环境有效采集范围约为100 m,有障碍环境有效采集范围约为50 m.     

基于单电极双模态数字化系统设计

由于电阻层析成像(ERT)和电容层析成像(ECT)具有不同的应用范围,为了拓宽测量范围,通常采用ECT和ERT阵列电极组合形成双模态结构。作者在传统ECT传感器研究基础上,提出了一种新颖的单电极双模态传感器结构,并有效消除了两模态的相互影响,实现单模态或双模态运行。本文设计的数字化系统,充分利用FPGA和DSP,实现了全数字正交序列解调,系统的速度和精度都得到了提高。对系统中单电极双模态传感器、激励信号发生模块、电阻/电容转换电路及相敏解调单元等进行了分析。实验表明,该系统工作稳定、使用灵活,明显拓展测量范围。     

无源声表面波谐振器的无线温度传感系统

介绍了一种基于声表面波谐振器的无源无线温度传感系统。作为传感器的谐振器受到正弦脉冲串的无线激励。因激励信号的中心频率不同于谐振器的谐振频率，所以回波信号是一调幅信号，其包络的主频就是谐振器的谐振频率和激励信号中心频率的差频。给出了传感系统的电路设计以及信号处理方法。实验数据和器件的温度系数吻合。     

声表面波温度传感器的信号检测方法与实现

声表面波温度传感器的传感信号是在外界无线射频信号激励下输出的瞬态衰减信号,当传感器的谐振频率与激励信号频率相同时,传感器输出的传感信号功率最大。根据传感信号的特性提出了在给定频率范围内进行频域扫描的信号检测方法,依据该方法实现了用于信号检测的读写器的软硬件设计,分析了该读写器的性能,并将其应用于工程实践中。     

一种抵抗零中频接收机正交失配特性的FM解调算法

为了解决零中频接收机中射频链路正交下变频两路本振信号固有的相位不完全正交、幅度不完全一致特性对接收机解调性能的影响,本文提出了一种针对FM信号特点的解调算法。该算法具有天然的抗正交失配及完全实时跟踪特性,不需要建模、训练和参数解算等复杂数学运算,也不需要额外的硬件开销,简单易行。仿真实验表明本文提出的解调算法在任何正交失配条件下,都具备与理想正交下变频时相同的解调性能,并在实际工程应用中验证了有效性与可靠性。     

无线无源声表面波传感器研究进展

声表面波（SAW）传感器是一种无线无源传感器,在无源传感、适应恶劣环境等许多方面具有普通传感器不能实现的优点.阐述了声表面波器件的原理和结构特点,并对射频信号收发、信息处理等关键技术进行详细论述,综述了近些年国内外的相关研究现状,并进行了总结与展望.     

一种无源无线SAW压力传感器结构设计

根据无源无线SAW压力传感器的敏感特点,提出了一种具有较高灵敏度的压力传感器结构设计.传感器的受力敏感部分采用简支梁结构,通过分析找到梁的最大应变点,在梁的上下两侧最大应变区域中心对称分布了两个相同的单端口SAW谐振器.由两个SAW谐振器组成差动式测量结构,具有较高的灵敏度,并减少了温度对测量结果的影响,对迟滞效应带来的误差有一定的补偿作用.