基于改进经验模态分解的雷达生命信号检测

从线性调频连续波(FMCW)雷达中提取的生命信号包含大量的噪声,为了获得高信噪比的呼吸和心跳信号,提出了一种基于改进的自适应集合经验模态分解(ICEEMDAN)的生命信号检测方法。该方法首先对FMCW毫米波雷达获取的生命信号进行ICEEMDAN分解,得到若干个固有模态函数(IMF)分量,然后利用IMF分量滤波器选择频率峰值在呼吸和心跳频带范围内的IMF分量,最后根据与雷达生命信号的相关性从滤波的结果中选择IMF分量重构呼吸和心跳信号。实验结果表明,所提出的方法能够准确地检测到心跳和呼吸信号,提取得到的呼吸和心跳信号具有良好的信噪比。     

模糊函数主脊切面极坐标域形态特征提取方法EI北大核心CSCD

提取能表现信号本征信息的脉内特征参数是解决当前复杂体制雷达辐射源信号分选难题的有效途径。由于模糊函数能较为细致地反映信号的内在信息,提出一种基于极坐标转换的模糊函数主脊切面形态特征提取方法,该方法首先将模糊函数主脊切面变换到极坐标域以形成封闭的几何图像,然后提取该图像的均面积、致密度和似圆度作为信号分选的特征向量。模糊C均值聚类实验表明,所提特征在大于0 dB条件下分选6类典型雷达信号的成功率保持在95.33%以上,即使在信噪比为-2 dB,分选成功率仍可达到88.5%;在0-20 dB动态信噪比条件下平均分选成功率为99.7%,证实了所提方法的有效性。特征提取耗时实验证明,所提方法提取单个信号特征仅需1.34 s,具有令人满意的时效性。     

基于MEMS矢量水听器微弱信号提取电路的设计与测试

文中介绍了一种基于纤毛式MEMS矢量水听器微弱信号提取电路。该电路采用两级信号放大,两级之间设计二阶巴特沃斯低通滤波器。该电路设计经电路仿真软件进行仿真和水下测试。测试结果表明:该微弱信号提取电路可以很好地对水听器采集到的信号进行放大,表现为水听器的接收灵敏度为-160 dB(0 dB=1 V/μPa)。采用这种电路设计的MEMS矢量水听器不仅具有令人满意的"8"字形方向特性,而且具有良好的低频特性,可以满足低频声学测试需要。     

用于雷达回波仿真的小型化微波光纤延迟线

针对高分辨率雷达回波信号仿真对带宽、线性度和延时性能的要求,设计了X波段雷达测试与校准应用的小型化微波光纤延迟线。分析了雷达回波模拟源对距离延迟单元的性能要求,根据系统指标,研制了用于宽带雷达信号线性电光转换的关键器件—直接调制分布反馈(DFB)激光器。基于光纤反射镜,设计与实现了一种小型化的反射式延迟线结构。最后,利用矢量网络分析仪对系统的微波传输性能进行了测试分析。结果表明:直接调制DFB激光器的-3dB模拟调制带宽高达21GHz。基于该激光器的微波光纤延迟线,针对X波段雷达测试应用可提供40、80、120μs不同延时的目标回波模拟,其带内幅度平坦度小于±0.5dB,相位非线性小于10°,同时线性动态范围大于60dB,满足雷达回波仿真与校准过程对于信号附加幅频误差和相频误差的要求。     

模糊函数主脊切面极坐标域形态特征提取方法

提取能表现信号本征信息的脉内特征参数是解决当前复杂体制雷达辐射源信号分选难题的有效途径。由于模糊函数能较为细致地反映信号的内在信息,提出一种基于极坐标转换的模糊函数主脊切面形态特征提取方法,该方法首先将模糊函数主脊切面变换到极坐标域以形成封闭的几何图像,然后提取该图像的均面积、致密度和似圆度作为信号分选的特征向量。模糊C均值聚类实验表明,所提特征在大于0 dB条件下分选6类典型雷达信号的成功率保持在95.33%以上,即使在信噪比为-2 dB,分选成功率仍可达到88.5%;在0～20 dB动态信噪比条件下平均分选成功率为99.7%,证实了所提方法的有效性。特征提取耗时实验证明,所提方法提取单个信号特征仅需1.34 s,具有令人满意的时效性。     

基于电容式微机械超声换能器的脉冲回波接收电路设计

电容式微机械超声换能器(CMUT)是一种新型超声换能器,具有高带宽、易与前端放大电路集成等优点,CMUT通过输出微弱的变化电流实现超声波回波检测。根据CMUT工作在发射与接收模式的特点,设计了一种具有发射开关保护功能和跨阻放大器的脉冲回波接收电路。波特图测量表明该电路的最大增益为39 dB,-3 dB带宽为24.2 MHz,涵盖了医学与工业超声检测常用的频率范围。分别对5.8 MHz和9.4 MHz的CMUT进行脉冲回波实验测试,测试结果表明：在CMUT发射模式下,该电路能够防止高压发射脉冲损坏后级的跨阻放大器电路;在CMUT接收模式下,该电路能够有效地将微弱电流信号转化为电压信号并进行放大。因此该电路能够用于CMUT的脉冲回波信号处理。     

基于LabVIEW的FMCW雷达料位监测系统的设计

介绍了FMCW雷达料位计监测的基本原理以及实现方法,设计了基于DSP为处理核心的FMCW雷达料位计的硬件系统和软件系统。开发了基于LabVIEW的上位机管理软件直观地显示料位数据,方便人机交互。该系统精度高、适应性好、不存在近距离盲区,可以用来测量固体、液体、粉状体等多种介质的料位。     

FMCW雷达水位计设计

选用调频连续波(FMCW)雷达传感器IVS-179,设计了一种以TMS320F28335作为DSP核心芯片的雷达水位计。设计了水位计硬件电路并重点介绍了波形发生器及信号处理模块中可编程滤波放大电路的实现,采用温度传感器矫正测量距离、串口通讯传递数据。叙述了水位计软件运行的具体工作流程,采用WIN_FFT_CZT算法测量差频信号频率,并根据线性拟合法确定了温度矫正参数。制作了水位计样机,在实验室中测量显示单次测量时间约为68.5ms,测量精度约为4mm,满足对水位的实时测量及精度要求。     

雷达物位计在铝用碳素残极料仓的应用与仿真

介绍了国产连续调频雷达首次在铝用碳素阳极残极仓物位测量应用研究,介绍了雷达物位计原理以及优缺点;对FMCW型雷达在物料测量中物料对雷达波的散射与反射原理进行分析,并对其用MATLAB进行了仿真,与实际所测信号进行比对,结果表明仿真方法可信,可作为进一步研究的依据。     

应用于汽车FMCW雷达的超前进位锁相环研究

近年来汽车FMCW雷达广泛应用于新能源及智能网联领域,来测量外部目标的相对间距和速度。针对当前FMCW雷达系统灵敏度差、缺少灵活性、测量范围窄的问题,设计了一种应用于FMCW雷达领域的超前进位全数字锁相环。根据雷达对物体距离和速度的测量原理,采取集成电路芯片技术实现了对该环路结构的设计,利用Matlab软件搭建环路系统Z域模型并进行了稳定性分析对比,通过硬件描述语言(VHDL)编写环路程序,并联合调用Modelsim软件完成了仿真试验,最后结合仿真结果在硬件上验证设计的准确性。实验结果表明,基于超前进位的全数字锁相环有效提高了锁相频率,降低了系统延时,大幅度拓展了调频范围。     

一种表面肌电信号采集装置的实现

为了更有效地采集到表面肌电信号(Surface elctromyography,sEMG),设计了一种基于高阶滤波的sEMG信号采集装置。两级可调放大电路及高阶Sallen-Key带通滤波器解决了传统sEMG信号采集电路中放大增益不可调、滤波阶数较低等问题。实验结果表明,所设计的sEMG采集装置可以很好地抑制工频干扰,滤波部分阻带下降近似达到-100 dB/dec,可以有效提取20-500 Hz之间的有用信号,放大增益可达60 dB。     

程控滤波器系统设计

系统实现了10 mV的微弱信号的程控放大和程控高低通滤波,其中程控放大利用AD620放大器和LF351实现两级增益放大,用6个继电器控制反馈电阻实现输出增益0 dB到60 dB可调;放大信号通过低通或者高通电压控制电压源(VCVS)滤波器,滤波器的截止频率从1 kHz到20 kHz可调。系统以MEGA16为控制核心,用继电器实现硬件电路的切换从而使增益可调,并设计了一个通带为50 kHz的四阶椭圆低通滤波器,滤波器的参数通过计算和PSPICE仿真结合得到,并在测试过程中修正相关参数。该系统思路简单易于实现,且各参数的误差较小。     

Performance analysis of a DRL-less AFE for battery-powered wearable EEG

The driven-right-leg (DRL) circuit has been commonly used in the wall-powered EEG systems to reduce common-mode interference in the bio-potential amplifier. However, DRL circuit imposes limitations on the number of channels preventing modular development, and its effectiveness is diminished for a newer generation of battery-powered EEG systems. We present a performance investigation of DRL-less EEG circuit by designing a single-channel EEG with a novel Analog Front End (AFE) that contains a differential amplifier followed by a high-Q active notch filter. The prototyped wearable EEG system has been validated to record neural signals with and without the DRL circuit. The time domain and frequency domain signals show that the designed AFE is not impacted significantly (maximum 4 dB difference) by the DRL elimination and maintains similar signal quality. The customized EEG with and without DRL offers CMRR of 72.98 dB and 71.74 dB, respectively, at 60 Hz (power-line interference range in the USA), whereas CMRR of 72.64 dB and 71.01 dB, respectively, at 20 Hz (representative EEG signal range). DRL elimination allows us to envision a sensor-level modular EEG system for neural monitoring in non-clinical environments.     

数字式开关电容带通滤波器设计原理

利用电容既能线性跟随单踪信号，又能抑制周期性混叠信号的双重能力，本文提出了分时传递信号的带通滤波原理及与原理相关的带通滤波器。调控电路分时传递的切换频率，将主频信号在一周期内由n条支路在其固定的1／n时段分时有效地传递，其合成即为滤波器传递的主频信号。对于其他频率成份的谐波信号，电路合成的传递函数趋于零，带通幅频曲线近于理想的窄方波，文中主要研究了n=4的滤波情形。本文为模拟信号的滤波提供了一种新的数字式处理方法与理论。     

基于LabVIEW的调频连续波雷达频率测量算法

提出了一种基于LabVIEw的频率测量算法，给出了框图程序。该算法将快速傅里叶变换与频谱校正理论相结合，完善了LabVIEW的信号处理功能。可应用于调频连续波雷达进行频率测量，能有效地减小测频误差，提高距离分辨率。     

Signal separation technology for diphase opposition giant magnetostrictive self-sensing actuator

The structure and principle of a new type of a diphase opposition giant magnetostrictive self-sensing actuator is introduced. A bridge analysis model based on variable inductance is established. Dynamic balance separation technology for the giant magnetostrictive self-sensing actuator comes true by the least means square (LMS) self-adapting algorithm. The scheme design of one important part of the circuit with the real-time separation circuit of the dynamic balance signal based on a digital signal processor is obtained. The part of the signal separated circuit is designed, which includes logarithmic-antilog practical multiplication circuit, amplifying circuit, filter circuits, and amplifier circuit. Based on the embedded system simulation software—PROTUES, the simulation effect of the circuit that separates the sensing signal from the mixed signals is obvious, which indicates that the circuit can rapidly and stably work. Moreover, the structure is simple, reliable, and meets the practical requirement.     

Signal separation technology for diphase opposition giant magnetostrictive self-sensing actuator

The structure and principle of a new type of a diphase opposition giant magnetostrictive self-sensing actuator is introduced. A bridge analysis model based on variable inductance is established. Dynamic balance separation technology for the giant magnetostrictive self-sensing actuator comes true by the least means square (LMS) self-adapting algorithm. The scheme design of one important part of the circuit with the real-time separation circuit of the dynamic balance signal based on a digital signal processor is obtained. The part of the signal separated circuit is designed, which includes logarithmicantilog practical multiplication circuit, amplifying circuit, filter circuits, and amplifier circuit. Based on the embedded system simulation software—PROTUES, the simulation effect of the circuit that separates the sensing signal from the mixed signals is obvious, which indicates that the circuit can rapidly and stably work. Moreover, the structure is simple, reliable, and meets the practical requirement.     

太赫兹功率探测器高灵敏度调制解调系统设计

针对太赫兹被动成像系统前端功率探测器内部引入的低频噪声（1/f噪声）对成像精度的影响较为明显的问题,设计了一种高灵敏度调制解调系统来降低低频噪声对成像的干扰。通过控制外部信号源使功率探测器在正常工作与饱和状态之间快速切换,实现对目标信号的调制,从而将目标信号的频率调制到高于功率探测器引入的低频噪声频段以便将低频噪声滤除,进而降低该低频噪声对后续成像质量的影响。通过MATLAB软件仿真,可模拟出信噪比(SNR)为31.17 dB的功率探测器输出信号,同时通过对目标信号调制解调,目标信号的信噪比被提高到了268.13 dB。通过对所设计的高灵敏度调制解调系统实际测试,可得目标信号的信噪比由4.22 dB提高到了301.88 dB。研究结果表明,该高灵敏度调制解调系统能有效降低太赫兹探测器内引入的低频噪声对后续成像质量的影响。     

结合 FastICA 与 EKF 的腹部源胎儿心电信号提取

针对腹部源信号,本文提出一种结合快速独立分量分析(FastICA)与扩展卡尔曼滤波(EKF)的胎儿心电信号提取方法。首先抑制原始母体腹壁混合信号中的基线漂移、工频干扰和脉冲伪迹。然后使用FastICA从母体腹壁混合信号中分离得到母体心电信号估计以及含有残留母体心电成分和其他噪声的胎儿心电信号估计。使用EKF对胎儿心电信号估计进行滤波得到残留的母体心电成分估计,将其抑制后获得含噪声的胎儿心电信号。最后再次使用EKF提取得到清晰的胎儿心电信号。采用临床数据进行实验,本文提出的胎儿心电信号提取方法的灵敏度、阳性预测值和F_1分数分别为99.27%, 94.35%, 96.71%,其基于互相关系数和基于特征值分析的信噪比分别为6.145 4 dB和6.509 6 dB。实验结果表明本文提出的方法在主观视觉效果和客观评价指标上均优于传统的胎儿心电信号提取方法。     

基于单片机控制的DDS信号源设计

介绍了直接数字频率合成(DDS)信号源的设计.该系统分成3个主要模块,分别是:直接数字频率模块,键盘和LCD控制模块和低通椭圆滤波模块.基于单片机有足够的空闲输入输出引脚,DDS模块中的AD9851采用并行工作模式.在低通椭圆滤波模块,采用了基于反归一法设计的截止频率为25 MHz的低通椭圆滤波器.最后附上了电路图和系...