超宽带信号的光学产生方法以及应用
封装、检测与设备
Package ，櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶
Test and Equipment
DOI ：10.3969/j.issn.1003－353x.2011.09.016
September 2011
Semiconductor Technology Vol.36No.9
719
基金项目：国家自然科学基金资助项目（61077046）；吉林大学基本科研业务费资助项目（200903084）超宽带信号的光学产生方法以及应用
李沫，董玮
（吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区，长春130012）摘要：为了实现跨越不同网络的无间断服务和随时随地的高速率数据接入，提出了采用光学
方法产生超宽带信号的技术，该技术的采用避免了额外的电光或者光电转换，节省了系统资源，有益于全光网络的形成。基于国内外的诸多研究成果，首先对利用光学方法产生超宽带信号的技术方案进行了认知与分析，在此基础上，以元器件为分类标准归纳总结出三类在光领域中产生超宽带信号的方法；然后结合实例对超宽带信号进行了应用分析，证明了超宽带信号的实用性与优越性；最后指出了超宽带系统未来的发展趋势以及存在的问题。
关键词：超宽带；色散设备；光学频率鉴别器；半导体光放大器；保偏光纤中图分类号：TN929.11文献标识码：A 文章编号：1003－353X （2011）09－0719－07
Optical Generation Methods and Applications of UWB Signals
Li Mo ，Dong Wei
（State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics Jilin University Test Region ，College of Electronic Science and Engineering ，Jilin University ，Changchun 130012，China ）
Abstract ：In order to realize the continuous service across different network and high-speed data access of anywhere and anytime ，the technology of optical methods to generate UWB （ultra-wide band ）signals was proposed.With this technology ，the extra electro-optical or photoelectric conversion was avoid ，the system resources were saved and it was beneficial to form the all-optical network.Based on many research at home and abroad ，the technology using optical methods for UWB signal generation was analyzed.On this basis ，with components for classification standard ，the three methods that generate UWB signals in optical areas were summed up.The application of UWB signal was analyzed with examples.The practicability and advantages were proved.The future development of UWB systems and problems were pointed out.
Key words ：ultra-wide band （UWB ）；dispersion equipment ；optical frequency discriminator ；semiconductor optical amplifier （SOA ）；polarization maintaining fiber （PMF ）
EEACC ：6260
0引言
超宽带（UWB ）技术是近些年新兴起的一种脉冲通信技术，它具有传输速率高、多径分辨能力强、抗干扰性能强、带宽极宽、功耗低、定位精
准、保密性好等优点
［1－3］
。由于超宽带信号的无线传输距离短，常局限于几米到几十米。为了增加信
号的覆盖范围，使其能在光纤中传送，在光领域中产生超宽带信号而不需要额外的电光或光电转换是很有必要的。本文主要针对国内外的发展状况，归纳总结在光领域中产生超宽带信号的方法。
1超宽带信号的光学产生方法
UWB 是指系统的频带宽度（10dB 带宽）与
中心频率之比大于20%或者带宽大于500MHz 的通
李沫等：櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶超宽带信号的光学产生方法以及应用
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2011年9月
信系统。美国联邦通信委员会（FCC ）已经将3.1 10.6GHz 频带向UWB 通信开放，中心频率是7GHz ，带宽是7.5GHz ，功率密度限制在－41.3dBm /MHz 。超宽带脉冲信号要求具有陡峭的上升沿和下降沿，要求信号不含直流，低频分量
少，能量主要集中在射频部分［4］
。高斯脉冲与超宽带脉冲发生器产生的信号类似，因此可以通过形成高斯脉冲的1阶或者2阶导函数的方式来生成超宽带monocycle 或者doublet 脉冲。图1和图2分别展示了超宽带monocycle 脉冲以及doublet 脉冲的时域波形图和频谱图
。
1.1基于色散设备、光学频率鉴别器产生UWB 信号
色散设备和光学频率鉴别器都能实现相位调制到强度调制的转换，这是产生超宽带信号最简单的方法。1.1.1
基于色散设备
［5－6］
产生超宽带信号
以色散为基础的相位调制到强度调制的转换拥有一个频率响应，如图3所示。前两个凹槽之间的频率响应能形成一个通带，它能够作为滤波器直接用于定型调制信号的光谱。如果输入的调制信号是高斯脉冲，那么在较低频段的光谱将会被上述频率响应给滤除掉，产生对应于高斯monocycle 或者doublet 脉冲的光谱［7］。图4为基于色散设备产生超宽带信号的示意图。在中心站中，将激光二极管发射的光波送到一个由数据序列驱动的光学相位调制器中，相位调制后的光信号通过一段标准单模光纤
［8］
发送到光探测器，单模光纤除了可以作为色散器件外还可以作为传输媒介。由于单模光纤所产
生的色散可使一个光脉冲信号的不同频率成分以不同的群速度传播，导致信号展宽。在接入点，相位调制的信号转换成强度调制的信号，因此在光探测器的输出端能检测到超宽带信号，它通过超宽带天线向空间辐射。这种方案简单、易实现。但是存在一个缺陷：光纤应该固定为某一长度以达到预期的频率响应，若通信距离改变，则需要使用不同长度的光纤，那么系统的频率响应就会改变，这样会导致产生的超宽带脉冲失真。
以25km 的标准单模光纤为例，激光二极管发
射出1550nm 的光波，单模光纤在1550nm 波段的色散度为17ps /nm ·km ，因此25km 的光纤总色散度为425ps /nm 。半高宽（FWHM ）约为63ps 的高斯脉冲通过射频端口发送到相位调制器中。在通过25km 的单模光纤后，相位调制的光信号转换为强度调制的信号，在光探测器的输出端便能检测到半高宽约为40ps 的doublet 脉冲。1.1.2
基于光学频率鉴别器产生超宽带信号
光学频率鉴别器［9］
可以使用光学滤波器，例
李沫等：櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶超宽带信号的光学产生方法以及应用
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如光纤布拉格光栅（FBG ）来代替。FBG 是在光纤中引入折射率周期性微扰而形成的反射型光波导器件，它具有体积小、功能强、熔接损耗低以及全兼容于光纤等诸多优点。FBG 较强的光信号处理能力来源于弱反射条件下折射率调制包络与反射谱
之间的傅里叶变换关系［10］
。图5为基于光学频率鉴别器产生超宽带脉冲的示意图。激光二极管发射的光波发送到由电高斯脉冲驱动的光学相位调制器中。相位调制后的光信号通过环形器发送到光纤布拉格光栅中。利用光纤布拉格光栅作为频率鉴别器实现相位调制到强度调制的转换。基于光载波处在光纤布拉格光栅反射谱的不同区域，在光探测器的输出端能探测到超宽带monocycle 或doublet 脉冲。这种方案具有体积小、色散稳定、易调谐等优点
。
图5基于光学频率鉴别器产生超宽带脉冲的示意图Fig.5Schematic diagram of UWB signal generation based on
optical frequency discriminator
由上述原理可知，光载波的波长不同时，光载波会处在光纤布拉格光栅反射谱的不同区域，所以当光载波波长调至1536.032nm ，相位调制后的信号会处在光纤布拉格光栅反射谱的正线性斜率区域，这时在光探测器的输出端会检测到半高宽约为51ps 的monocycle 脉冲。当光载波波长调至1536.098nm ，相位调制后的信号会处在光纤布拉格光栅反射谱的左侧圆弧区域，这时在光探测器的输出端会检测到半高宽约为42ps 的doublet 脉冲。适当调节光载波波长，使相位调制后的信号处在光纤布拉格光栅反射谱的负线性斜率区域或右侧圆弧区域，会形成与之前脉冲极性相反的monocycle 或doublet 脉冲。1.2
基于半导体光放大器（SOA ）产生
SOA 是一种结构类似于双异质结激光器的具
有光增益的有源光器件［11］
。为了生成超宽带信号，可以利用SOA 的交叉增益调制（XGM ）效应或者
交叉相位调制（XPM ）效应。
1.2.1
基于SOA-XGM 产生超宽带信号［12］
半导体光放大器的增益与泵浦光强度变化成反
相关系。当两个波长的光，一束波长为λs 的泵浦光和另一束波长为λc 的探测光同时耦合进入半导体光放大器时，通过反相调制的增益变化，探测光的强度随泵浦光而变化，实现对探测光的调制，输出一对反相的光信号。
基于半导体光放大器的交叉增益调制效应产生超宽带信号的示意图如图6所示，两个波长的光波，其中功率较高的作为泵浦光，功率较低的作为探测光，将两束光波同时耦合进入SOA 中，由于SOA-XGM 会在输出端产生一对反相的光信号。如果在这两个光信号之间引进一个适当的延时差，就会产生超宽带monocycle 脉冲。通过改变延时差能够控制monocycle 脉冲的宽度，使它的频谱满足FCC 的要求。基于SOA-XGM 产生超宽带信号的系统结构较简单、响应速度快，易于实现，但它存在严重的频率啁啾和消光比退化问题
。
图6
基于半导体光放大器的交叉增益调制效应产生超宽带信号的示意图
Fig.6Schematic diagram of UWB signal generation based on
SOA-XGM
在文献［
12］中，激光二极管1发射的泵浦光经由半高宽约为72ps 的高斯脉冲在强度调制器中进行调制，调制后的光波和激光二极管2发射的探测光一同发送至SOA 中进行交叉增益调制，在SOA 的输出端会形成一对极性相反的脉冲。两脉冲之间的时延差由两个光纤光栅引入。这两个光纤光栅由载氢单模光纤制成，它们之间的物理间距为5mm 。由于泵浦光功率高于探测光功率，因此SOA 输出的两个脉冲的幅值不同。为了拥有完美高斯monocycle 脉冲，光纤光栅1的反射率要低于光纤光栅2。在光探测器的输出端会检测到半高宽约为48ps 的monocycle 脉冲。1.2.2基于SOA-XPM 产生超宽带信号［13］
在马赫－曾德尔干涉仪的两个分支上都插入SOA ，给其中一个分支输入波长为λs 的加载有输入信号的光P s ，而另一分支输入波长为λc 的连续光P c 。由输入信号光P s 引起所插入分支的SOA 上的
常见的信号处理滤波方法
低通滤波：又叫一阶惯性滤波，或一阶低通滤波。是使用软件编程实现普通硬件RC 低通滤波器的功能。 适用范围：单个信号，有高频干扰信号。 一阶低通滤波的算法公式为： Y(n)X(n)(1)Y(n 1)αα=+-- 式中： α是滤波系数；X(n)是本次采样值；Y(n 1)-是上次滤波输出值；Y(n)是本次滤波输出值。 滤波效果1： 红色线是滤波前数据（matlab 中生成的正弦波加高斯白噪声信号） 黄色线是滤波后结果。 滤波效果2：
matlab中函数，相当于一阶滤波，蓝色是原始数据（GPS采集到的x（北）方向数据，单位m），红色是滤波结果。 一阶滤波算法的不足： 一阶滤波无法完美地兼顾灵敏度和平稳度。有时，我们只能寻找一个平衡，在可接受的灵敏度范围内取得尽可能好的平稳度。
互补滤波：适用于两种传感器进行融合的场合。必须是一种传感器高频特性好（动态响应好但有累积误差，比如陀螺仪。），另一传感器低频特性好（动态响应差但是没有累积误差，比如加速度计）。他们在频域上互补，所以进行互补滤波融合可以提高测量精度和系统动态性能。 应用：陀螺仪数据和加速度计数据的融合。 互补滤波的算法公式为： 1122Y(n)X (n)(X (n)Y(n 1))αα+=+-- 式中：1α和2α是滤波系数；1X (n)和2X (n)是本次采样值；Y(n 1)-是上次滤 波输出值；Y(n)是本次滤波输出值。 滤波效果 （测试数据）： 蓝色是陀螺仪 信号，红色是加 速度计信号，黄 色是滤波后的 角度。
. 互补滤波实际效果： .
卡尔曼滤波：卡尔曼滤波器是一个“optimal recursive data processing algorithm （最优化自回归数据处理算法）”。对于解决很大部分的问题，它是最优，效率最高甚至是最有用的。他的广泛应用已经超过30年，包括机器人导航，控制，传感器数据融合甚至在军事方面的雷达系统以及导弹追踪等等。近来更被应用于计算机图像处理，例如头脸识别，图像分割，图像边缘检测。 首先，用于测量的系统必须是线性的。 (k)(k 1)(k)(k)X AX BU w =-++ (k)(k)(k)Z HX v =+ (k)X 是系统k 时刻的状态，(k)U 是系统k 时刻的控制量。(k)Z 是系统k 时 刻的测量值。A 和B 为系统参数，(k)w 和(k)v 分别表示过程和测量的噪声，H 是测量系统参数。 在进行卡尔曼滤波时： 首先进行先验预测： (k 1|k)(k |k)(k)(k)X AX BU w +=++ 计算先验预测方差： '(k 1|k)(k |k)(k)P AP A Q +=+ 计算增益矩阵： (k 1)(k 1|k)'/((k 1|k)'(k 1))Kg P H HP H R +=++++ 后验估计值： (k 1|k 1)(k 1|k)(k 1)(Z(k 1)(k 1|k))X X Kg HX ++=++++-+ 后验预测方差： (k 1|k 1)(1(k 1))(k 1|k)P Kg H P ++=-++ 其中，(k)Q 是系统过程激励噪声协方差，(k)R 是测量噪声协方差。 举例说明： （下文中加粗的是专有名词，需要理解） 预测小车的位置和速度的例子（博客+自己理解）:
超宽带(UWB)信号的时频特性
超宽带（UWB ）信号的时频特性1 孙超，周正 摘 要：由于超宽带（UWB ）信号属于非平稳信号，其时频特征更能反映信号的本质属性。为了研究UWB 信号的特征，首先介绍了目前常用的三种UWB 信号的调制方式，然后提出使用时频分析的方法对UWB 信号进行分析，使用基于布莱克曼窗的短时傅立叶变换（STFT ）对采用不同调制方式生成的UWB 信号进行分析，并且根据不同UWB 信号各自的特点，结合仿真结果从时域和频域联合特征的角度对UWB 信号进行了新的认识，并提出需要进一步进行研究的问题。 关键词：超宽带；时频分析；短时傅立叶变换 美国联邦通信委员会（FCC ）对超宽带（UWB ）无线系统的定义是分数带宽大于20％或者10dB 带宽大于500MHz [1]。 自从2002年FCC 开放3.1～10.6GHz 频带给UWB 设备使用之后，就掀起了UWB 技术用于民用高速率、低功耗通信设备的研究热潮，新的技术、新的产品不断涌现。目前UWB 的调制方式主要有PPM ，P AM ，DS －UWB ，MB －OFDM 等，由于新的调制方式的使用，如何分析不同调制方式下的UWB 信号成为人们目前面临的新问题。由于UWB 信号的生成方式与传统的窄带信号不同，是典型的非平稳信号，目前建立在使用传统的傅立叶分析方法分析信号的手段无法完全确定UWB 信号的特征，需要采用新的分析方法以达到正确认识UWB 的目的。 本文使用基于布莱克曼窗的短时傅立叶变换分析3种常见的UWB 信号，从时频域的角度对UWB 的特征进行分析。 1、UWB 信号的生成[2] 产生UWB 信号最常用和最传统的方法是在非常短的时间内发射脉冲信号，这种方式被称为冲击无线电（Impulse Radio ，IR ）。常用的调制方式包括脉冲位置调制（PPM ）和脉冲幅度调制（P AM ），并且为了控制生成信号的频谱，数据符号编码需要进行伪随机化或者伪噪声化。此外，UWB 信号的调制方式还包括引入时间抖动的跳时（TH ）调制方式直接序列扩频（DSSS ）调制方式。根据FCC 关于UWB 信号的定义，可以将7.5GHz 的带宽分成14个子信道，其中每个子信道带宽为528MHz ，采用OFDM 调制方式，称为MB －OFDM 调制方式。本文将分析TH －PPM 、DS －P AM 和MB －OFDM 信号的时频特性，根据参考文献2，TH －PPM －UWB 信号的生成表达式为： ∑+∞ ?∞=???= j j j s a jT t p t s )()(εη （1） 其中p （t ）表示发射的脉冲波形，T s 为一个码元的周期，ηj 为跳时码序列，a j 为待传输的信息，取值为0或1，ε为脉冲偏移时间。 P AM －DS －UWB 信号生成形式为 -1- 1本课题得到国家自然科学基金项目（60372097；60432040；60572158；60572020）、北京市自然科学基金项目（4052021）、教育部博士点专项基金项目（20060013008）和韩国仁荷（UWB-ITRC ）合作项目的资助。 北京邮电大学无线网络实验室，北京（100876） E-mail ：zzhou@https://www.sodocs.net/doc/454009903.html,
如何学习数字信号处理
如何学好数字信号处理课程 《数字信号处理》是相关专业本科生培养中，继《信号与系统》、《通信原理》、《数字逻辑》等课程之后的一门专业技术课。数字信号处理的英文缩写是DSP ，包括两重含义：数字信号处理技术（Digital Signal Processing ）和数字信号处理器（Digital Signal Processor ）。目前我们对本科生开设的数字信号处理课程大多侧重在处理技术方面，由于课时安排和其他一些原因，通常的特点是注重理论推导而忽略具体实现技术的介绍。最后导致的结果就是学生在学习了数字信号处理课程之后并不能把所学的理论知识与实际的工程应用联系起来，表现在他们做毕业设计时即使是对学过的相关内容也无法用具体的手段来实现，或者由于无法与具体实际相挂钩理解而根本就忘记了。我相信，我们开设本课程的根本目的应该是让学生在熟练掌握数字信号处理的基本原理基础上，能结合工程实际学习更多的DSP 实现技术及其在通信、无线电技术中的应用技能，这也是符合DSP 本身的二重定义的，学生通过本课程的学习，将应该能从事数字信号处理方面的研究开发、产品维护等方面的技术工作。其实很多学生在大学四年学习过后都有这种反思：到底我在大学学到了什么呢？难道就是一些理论知识吗？他们将如何面对竞争日益激烈的社会呢？ 因此，大家在应用MATLAB学习并努力掌握数字信号处理的原理，基本理论的同时，应该始终意识到该课程在工程应用中的重要性，并在课后自学一些有关DSP技术及FPGA技术方面的知识。这样，学习本课程学习的三部曲是：一，学习数字信号处理的基本理论；二，掌握如何用MATLAB 实现一些基本的算法，如FFT ，FIR 和IIR 滤波器设计等；三，选择一种数字信号处理器作为实现平台进行实践学习，比如TI 公司的TMS320C54x 系列芯片，包括该处理器的硬件和软件系统，如Code Composer Studio及像MATLAB Link for Code Composer Studio这样的工具。 在学习数字信号处理的过程中，要注重培养自己的工程思维方法。数字信号处理的理论含有许多研究问题和解决问题的科学方法,例如频率域的分析方法、傅里叶变换的离散做法、离散傅里叶变换的快速计算方法等, 这些方法很好。虽然它们出现在信号处理的专业领域, 但是, 其基本精神是利用事物的特点和规律解决实际问题, 这在各个领域中是相同的。还有, 数字信号处理的理论的产生是有原因的, 这些原因并不难懂, 就是理论为应用服务, 提高使用效率。 例如: 为什么要使用频率域的分析方法?原因是从时间看问题, 往往看到事物的表面, 就像 我们用眼睛看水只能看到水的颜色, 看不到水的基本成分, 同样, 从时间看信号只能看到信号变化的大小和快慢,看不到信号的基本成分; 若采用分解物质的方法, 从成分的角度去看, 用化学分析则能看到水的各种成分, 同样, 用分解信号的方法则能看到信号里的基本成分, 至于基本成分的选择则视哪种基本类型最适合实际信号处理, 这就是频率域的分析方法。 又如: 为什么要采用离散的傅里叶变换?原因很简单, 因为要利用计算机计算傅里叶变换, 而计算机只能计算数据, 不能计算连续变量, 所以必须分离连续的傅里叶变换, 使它成为离散的傅里叶变换。 再如: 为什么要采用离散傅里叶变换的快速计算方法?原因是, 理论上离散傅里叶变换能让计算机分析频谱, 但是, 直接按照离散傅里叶变换的定义计算它, 计算量太大, 实用价值不大; 只有采用巧妙的方法降低计算量, 则离散傅里叶变换才有实用价值,这种巧妙的方法就 是离散傅里叶变换的快速计算方法。降低计算量的巧妙之处在, 离散傅里叶变换的计算量与信号的长度成正比, 科学家想办法将信号分解成为短信号, 分解成为短信号的方法有多种, 只要开动脑筋，我们也是一样可以想出来的。 最后，感谢同学们对我的支持，我会尽我所能，与大家共同探索"数字信号处理"领域的奇妙世界。
超宽带通信调制方式隐蔽性研究
第２７卷第２期 计算机仿真２０１０年２月文章编号：１００６—９３４８（２０１０）０２—０１５３一０４ 超宽带通信调制方式隐蔽性研究 许哲，王永生，张会生 （西北工业大学电子信息学院，陕西西安７１００７２） 摘要：在军事应用中超宽带调制信号的隐蔽性是设计者需要关注的重要指标之一，为解决上述问题，改善发射信号的频谱，提出一种将脉幅调制（ＰＡＭ）与脉位调制（ＰＰＭ）结合的调制方式设计超宽带通信信号，并进行系统仿真。仿真结果表明，在系统复杂度增加很小的情况下．新调制方式的信号功率谱具有更加类似于自噪声的特性，谱密度更低，从而提高信号的隐蔽性，且系统容量与ＰＡＭ系统或ＰＰＭ系统相比有一定提升。 关键词：超宽带；脉位调制；脉幅调制；频域分析 中图分类号：ＴＮ９１４．５３文献标识码：Ｂ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＴＨ—ＰＰＭＢａｓｅｄｏｎｔｈｅＰｓｅｕｄｏＲａｎｄｏｍＣｏｎｔｒｏｌ ｔｏＰｕｌｓｅＡｍｐｌｉｔｕｄｅｉｎｔｈｅＵＷＢＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ ＸＵＺｈｅ。ＷＡＮＧＹｏｎｇｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧＨｕｉｓｈｅｎｇ （ＮｏｔｈｗｅｓｔｅｒｎＰｏｌｙｔｅｃｈｎｉｅａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔ），，Ｘｉ’ａｌｌＳｈａｎｘｉ７１００７２，Ｃｈｉｎａ） ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ＯｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔａｓｐｅｃｔｓｏｆｄｅｓｉｇｎｉｎｇｔｈｅｍｏｄｕｌａｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｉｎｔｈｅＵＷＢｓｙｓｔｅｍｉｓｔｈｅｈｉｄｄｅｎｃｈａｒａｃｔｅｒ．Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｍｅｔｉｏｎｅｄａｂｏｖｅ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｕｓｅｓａｍｅｔｈｏｄｔｈａｔｃｏｍｂｉｎｅｓｔｈｅＰＡＭａｎｄＰＰＭｍｏｄｕｌａ?ｔｉｏｎｔｏｄｅｓｉｇｎｔｈｅＵＷＢｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｉ印ａｌ，ａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｓｔｈｅｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｅｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅ－ｓｕｉｔｅｓ，ｉｎｔｈｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆａｄｄｉｎｇａｌｉｔｔｌｅｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ｔｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｔｈｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｉｓｎａｌｕｎｄｅｒｔｈｅｎｅｗｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｉｓｍｏｒｅｓｉｍｉｌａｒｔｏｔｈｅｗｈｉｔｅｎｏｉｓｅｔｈａｎｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｍｅｔｈｏｄｓ．ａｎｄｔｈｅＰＳＤｉｓｌｏｗｅｒ．ＳＯｔｌｌａｔｉｎ－ｃｒｅ凰ｓｅ８ｔｈｅｈｉｄｄｅｎｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｔｈｅｓｉｇｎａｌ，ａｎｄｉｔｂｒｉｎｇｓａｌｉｔｔｌｅｂｅｎｅｆｉｔｓｔｏｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃａｐａｃｉｔｙｔｏｏ． ＫＥＹＷＯＲＤＳ：ＵＷＢ；ＰＰＭ；ＰＡＭ；Ｓｐｅｃｔｒｕｍｄｏｍａｉｎａｎａｌｙｓｉｓ １引言 超宽带（ＵＷＢ）通信问世以来，以其数据传输速率高、功耗小、成本低等优点，在无线电通信、雷达、跟踪、精确定位、成像、武器控制等众多领域具有广阔的应用前景，越来越受到研究者的重视。ＵＷＢ系统采用功率谱密度极低、脉宽为纳秒级的基带窄脉冲来传送信息，因此带宽极宽，具有隐蔽性强、处理增益高、抗多径等优点，非常适合用于短距离无线通信。 文献［１］对目前的超宽带调制方式ＴＨ—ＰＰＭ（跳时脉冲相位调制）和ＴＨ—ＰＡＭ（跳时脉冲幅度调制）的性能和误码率（ＢＥＲ）做ｒ详细分析比较。本文在此基础七，提出一种基于伪随机脉幅控制的ＴＨ—ＰＰＭ调制方式来进行脉冲信号的调制，分析了它的复杂度、系统容量及发射信号的ＰＳＤ性能，以及在室外多径信道模型下的单用户ＢＥＲ性能。理论分析 收稿１３期：２００８—１０一３０修回１３期：２００９一０４—２０及计算机仿真结果表明，在系统复杂度增加不大的情况下，本文提出的调制方案比传统的ＴＨ～ＰＰＭ及ＴＨ—ＰＡＭ调制方式的ＰＳＤ（功率谱密度）更低，系统容量更大，在采用相关接收软判决方式解调数据时，其误码率性能与ＴＨ—ＰＰＭ解调误码率性能差别不大。 ２系统描述 假设一个单用户基带调制系统，其系统组成如图１所示。由图叮以看出，与ＴＨ—ＰＰＭ凋制相比，新调制方式在进行脉位调制前先对信息进行了一次伪随机调制，然后根据其结果进行脉幅调制，随后再进行ＴＨ—ＰＰＭ调制；在接收端，要用与发端相同的跳时码序列调制检测信号的位置，然后与接收信号做相关运算后再进行判决，随后再与脉幅控制伪随机序列进行运算解调出信息序列。相对ＴＨ—ＰＰＭ调制方式，系统在前端增加了一个伪随机脉幅调制模块，这需要使用伪随机序列发生器产生相应的伪随机码，系统复杂度有所增加，但是由于后面的ＴＨ—ＰＰＭ调制也需要使用伪随机码 一１５３— 万方数据
超宽带信号的光学产生方法以及应用
封装、检测与设备 Package ，櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶 Test and Equipment DOI ：10.3969/j.issn.1003－353x.2011.09.016 September 2011 Semiconductor Technology Vol.36No.9 719 基金项目：国家自然科学基金资助项目（61077046）；吉林大学基本科研业务费资助项目（200903084）超宽带信号的光学产生方法以及应用 李沫，董玮 （吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区，长春130012）摘要：为了实现跨越不同网络的无间断服务和随时随地的高速率数据接入，提出了采用光学 方法产生超宽带信号的技术，该技术的采用避免了额外的电光或者光电转换，节省了系统资源，有益于全光网络的形成。基于国内外的诸多研究成果，首先对利用光学方法产生超宽带信号的技术方案进行了认知与分析，在此基础上，以元器件为分类标准归纳总结出三类在光领域中产生超宽带信号的方法；然后结合实例对超宽带信号进行了应用分析，证明了超宽带信号的实用性与优越性；最后指出了超宽带系统未来的发展趋势以及存在的问题。 关键词：超宽带；色散设备；光学频率鉴别器；半导体光放大器；保偏光纤中图分类号：TN929.11文献标识码：A 文章编号：1003－353X （2011）09－0719－07 Optical Generation Methods and Applications of UWB Signals Li Mo ，Dong Wei （State Key Laboratory on Integrated Optoelectronics Jilin University Test Region ，College of Electronic Science and Engineering ，Jilin University ，Changchun 130012，China ） Abstract ：In order to realize the continuous service across different network and high-speed data access of anywhere and anytime ，the technology of optical methods to generate UWB （ultra-wide band ）signals was proposed.With this technology ，the extra electro-optical or photoelectric conversion was avoid ，the system resources were saved and it was beneficial to form the all-optical network.Based on many research at home and abroad ，the technology using optical methods for UWB signal generation was analyzed.On this basis ，with components for classification standard ，the three methods that generate UWB signals in optical areas were summed up.The application of UWB signal was analyzed with examples.The practicability and advantages were proved.The future development of UWB systems and problems were pointed out. Key words ：ultra-wide band （UWB ）；dispersion equipment ；optical frequency discriminator ；semiconductor optical amplifier （SOA ）；polarization maintaining fiber （PMF ） EEACC ：6260 0引言 超宽带（UWB ）技术是近些年新兴起的一种脉冲通信技术，它具有传输速率高、多径分辨能力强、抗干扰性能强、带宽极宽、功耗低、定位精 准、保密性好等优点 ［1－3］ 。由于超宽带信号的无线传输距离短，常局限于几米到几十米。为了增加信 号的覆盖范围，使其能在光纤中传送，在光领域中产生超宽带信号而不需要额外的电光或光电转换是很有必要的。本文主要针对国内外的发展状况，归纳总结在光领域中产生超宽带信号的方法。 1超宽带信号的光学产生方法 UWB 是指系统的频带宽度（10dB 带宽）与 中心频率之比大于20%或者带宽大于500MHz 的通
光学信息处理讲义
光学信息处理 1. 引 言 自六十年代激光出现以来，光学的重要发展之一是形成了一个新的光学分支——傅里叶光学。傅里叶光学是指把数学中的傅里叶分析方法用于波动光学，把通讯理论中关于时间、时域、时间调制、频率、频谱等概念相应地改为空间、空域、空间调制、空间频率、空间频谱，并用傅里叶变换的观点来描述和处理波动光学中学波的传播、干涉、衍射等。傅里叶变换已经成为光信息处理的极为重要的工具。 光学信息处理就是对光学图像或光波的振幅分布作进一步的处理。自从阿贝成像理论提出以后，近代光学信息处理通常是在频域中进行。由于光的衍射,图像的夫琅和费衍射分布,即图像的空间频谱分布与图像的空间分布规律不同,这使得在频谱面上对其进行处理可获得一些特殊的图像处理效果。近代光学信息处理具有容量大，速度快，设备简单，可以处理二维图像信息等许多优点，是一门既古老又年青的迅速发展的学科。光学信息存储、遥感、医疗、产品质量检验等方面有着重要的应用。 2. 实验目的 1) 通过实验，加强对傅里叶光学中有关空间频率、空间频谱和空间滤波等概念的理解。 2) 掌握光学滤波技术，观察各种光学滤波器产生的滤波效果，加深对光学信息处理基本思想的认识。 3) 加深对卷积定理的理解 4) 了解用光栅滤波实现图像相加减及光学微分的原理和方法。 5) 了解黑白图像等密度的假彩色编码。 3. 实验原理 1) 二维傅里叶变换和空间频谱 在信息光学中常用傅里叶变换来表达和处理光的成像过程。设在物屏X -Y 平面上光场的复振幅分布为g (x ，y ) ，根据傅里叶变换特性，可以将这样一个空间分布展开成一系列二维基元函数的线性叠加，即 )](2exp[y f x f i y x +π∫∫+∞ ∞ ?+= y x y x y x df df y f x f i f f G y x g )](2exp[),(),(π （1） 式中f x 、f y 为x 、y 方向的空间频率，即单位长度内振幅起伏的次数，G (f x ，f y )表示原函数g (x ，y )中相应于空间频率为f x 、f y 的基元函数的权重，亦即各种空间频率的成分占多大的比例，也称为光场（optical field ）g (x ，y )的空间频谱。G (f x 、f y )可由g (x ，y )的傅里叶变换求得 ∫∫+∞ ∞ ?+?= dxdy y f x f i y x g f f G y x y x )](2exp[),(),(π (2) g (x ，y )与G (f x ，f y )是一对傅里叶变换式，G (f x ，f y )称为g (x ，y )的傅里叶的变换，g (x ，y )是G (f x ，f y )的逆变换，它们分别描述了光场的空间分布及光场的频率分布，这两种描述是等
4 脉冲信号产生电路共23页文档
4 脉冲信号产生电路 4.1 实验目的 1．了解集成单稳态触发器的基本功能及主要应用。 2．掌握555定时器的基本工作原理及其性能。 3．掌握用555定时器构成多谐振荡器、单稳态触发器的工作原理、设计及调试方法。 4.2 实验原理 1．集成单稳态触发器及其应用 在数字电路的时序组合工作中，有时需要定时、延时电路产生定时、展宽延时等脉冲，专门用于完成这种功能的IC，就是“单稳延时多谐振荡器”，也称“单稳触发器”。其基本原理是利用电阻、电容的充放电延时特性以及电平比较器对充放电电压检测的功能，实现定时或延时，只需按需要灵活改变电阻、电容值大小，就可以取得在一定时间范围的延时或振荡脉冲输出。常用的器件有LS121/122、LS/HC123、LS/HC221、LS/HC423、HC/C4538及CC4528B等。 集成单稳态触发器在没有触发信号输入时，电路输出Q=0，电路处于稳态；当输入端输入触发信号时，电路由稳态转入暂稳态，使输出Q=1；待电路暂稳态结束，电路又自动返回到稳态Q=0。在这一过程中，电路输 出一个具有一定宽度的脉冲，其宽度与电路的外接定时元件C ext 和R ext 的数 值有关。 图4-1
集成单稳态触发器有非重触发和可重触发两种，74LS123是一种双可重触发的单稳态触发器。它的逻辑符号及功能表如图4-1、表4-1所示。 在表4-1中“正”为正脉冲，“负”为负脉冲。 LS/HC123的特点是，复位端CLR也具有上跳触发单稳态过程发生的功能。 在C ext >1000pF时，输出脉冲宽度t w ≈0.45R ext C ext 。 器件的可重触发功能是指在电路一旦被触发（即Q=1）后，只要Q还未恢复到0，电路可以被输入脉冲重复触发，Q=1将继续延长，直至重复触发的最后一个触发脉冲的到来后，再经过一个t w （该电路定时的脉冲宽度）时间，Q才变为0，如图4-2所示： 图4-2 74LS123的使用方法： （1）有A和B两个输入端，A为下降沿触发，B为上升沿触发，只有AB=1时电路才被触发。 （2）连接Q和A或Q与B，可使器件变为非重触发单稳态触发器。 （3）CLR=0时，使输出Q立即变为0，可用来控制脉冲宽度。 （4）按图4-3、3-5-4连接电路，可组成一个矩形波信号发生器，利用开关S瞬时接地，使电路起振。 图4-3 图4-4 2．555时基电路及其应用 555时基电路是一种将模拟功能和数字逻辑功能巧妙地结合在同一硅片上的新型集成电路，又称集成定时器，它的内部电路框图如图4-5所示。 图4-5 电路主要由两个高精度比较器C 1、C 2 以及一个RS触发器组成。比较器 的参考电压分别是2/3V CC 和1/3V CC ，利用触发器输入端TR输入一个小于 1/3V CC 信号，或者阈值输入端TH输入一个大于2/3V CC 的信号，可以使触发 器状态发生变换。CT是控制输入端，可以外接输入电压，以改变比较器的参考电压值。在不接外加电压时，通常接0.01μF电容到地，DISC是放电输入端，当输出端的F=0时，DISC对地短路，当F=1时，DISC对地开路。 R D 是复位输入端，当R D =0时，输出端有F=0。 器件的电源电压V CC 可以是+5V~+15V，输出的最大电流可达200mA，当 电源电压为+5V时，电路输出与TTL电路兼容。555电路能够输出从微秒级到小时级时间范围很广的信号。 （1）组成单稳态触发器 555电路按图4-6连接，即构成一个单稳态触发器，其中R、C是外接定时元件。单稳态触发器的输出脉冲宽度t w ≈1.1RC。 图4-6 （2）组成自激多谐振荡器 图4-7 自激多谐振荡器电路 按图4-7连接，即连成一个自激多谐振荡器电路，此电路的工作过程
超宽带天线设计与研究详解
超宽带天线的研究与设计 中文摘要 近几年来，超宽带天线的研究已经成为热潮。本文的思想也是研究小型化超宽带平板天线，让其在生活中的硬件设计产品中满足超宽带天线的技术需要。因为超宽带天线在WiMAX和WLAN的窄带系统和装载切口天线设计结构上产生的影响。实现WiMAX和WLAN频带的双凹槽在超宽带天线结构设计。在设计过程中主要是使用HFSS软件进行天线结构的仿真优化。主要利用了HFSS软件仿真和天线结构的优化设计过程。我们针对其超宽带天线的性能参数，相应的提升平面单极子天线的基础研究。传统平面单极子天线与狭槽，狭槽装载方法的横截面，提出了几种平面单极子天线从频域和时域研究，从而从单极子天线的相关性能参数出发，研究平面单极子天线在频率范围为3.1GHZ-11GHZ，使超宽带天线能够达到市场对硬件方面的应用需求。 关键词：平面单极子天线；超宽带；HFSS仿真 I
Research and design of ultra-wideband antenna Abstract In recent years, the research of ultra-wideband antenna has become a boom. Thought of this paper is to study ultra-wideband planar antenna miniaturization, let the life in the hardware design of the product satisfy the need of ultra-wideband antenna. Because of ultra-wideband antenna in WLAN and WiMAX narrowband systems and the impact loading of incision on the antenna design. Both WiMAX and WLAN band grooves in the ultra-wideband antenna structure design. In the design process is mainly using HFSS software for simulation of antenna structure optimization. Mainly using HFSS software simulation and optimization of the antenna structure design process. We according to the performance of ultra-wideband antenna parameters, the corresponding increase of planar monopole antenna of basic research. Traditional planar monopole antenna and the slot, slot loading method of cross section, and puts forward several planar monopole antenna from frequency domain and time domain research, thus starting from the related performance parameters of monopole antenna, the planar monopole antenna in the frequency range of 3.1 GHZ - 11 GHZ, the ultra-wideband antenna can meet the market demand for hardware applications. Key words: Planar monopole antenna; Ultra-Wideband; HFSS simulation 目录 I
超宽带技术概述
超宽带（UWB）技术 一、UWB技术简介 UWB(Ultra Wide Band)是一种短距离的无线通信方式。其传输距离通常在10m以内，使用1GHz以上带宽，通信速度可以达到几百Mbit/s以上。UWB不采用载波，而是利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，因此，其所占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无线个人通信。美国联邦通讯委员会(FCC)规定，UWB的工作频段范围从3.1GHz到10.6GHz，最小工作频宽为500MHz。 超宽带传输技术和传统的窄带、宽带传输技术的区别主要有如下两方面：一个是传输带宽，另一个是是否采用载波方式。从传输带宽看，按照FCC的定义：信号带宽大于1.5G或者信号带宽与中心频率之比大于25％的为超宽带。超宽带传输技术直接使用基带传输。其传输方式是直接发送脉冲无线电信号，每秒可以发送数1O亿个脉冲。然而，这些脉冲的频域非常宽，可覆盖数Hz～数GHz。由于UWB发射的载波功率比较小，频率范围很广，所以，UWB对传统的无线电波影响相当小。UWB的技术特点显示出其具有传统窄带和宽带技术不可比拟的优势。 二、UWB技术的发展历程 现代意义上的超宽带UWB 数据传输技术，又称脉冲无线电( IR ， Impulse Radio) 技术，出现于1960年，当时主要研究受时域脉冲响应控制的微波网络的瞬态动作。通过Harmuth、Ross和Robbins等先行公司的研究， UWB 技术在70 年代获得了重要的发展，其中多数集中在雷达系统应用中，包括探地雷达系统。到80 年代后期，该技术开始被称为"无载波"无线电，或脉冲无线电。美国国防部在1989 年首次使用了"超带宽"这一术语。为了研究UWB在民用领域使用的可行性，自1998 年起，美国联邦通信委员会( FCC) 对超宽带无线设备对原有窄带无线通信系统的干扰及其相互共容的问题开始广泛征求业界意见，在有美国军方和航空界等众多不同意见的情况下，FCC 仍开放了UWB 技术在短距离无线通信领域的应用许可。这充分说明此项技术所具有的广阔应用前景和巨大的市场诱惑力。 2003年12月，在美国新墨西哥州的阿尔布克尔市举行的IEEE有关UWB标准的大讨论。那时关于UWB技术有两种相互竞争的标准，一方是以Intel与德州仪器为首支持的MBOA标准，一方是以摩托罗拉为首的DS-UWB标准，双方在这场讨论中各不相让，两者的分歧体现在UWB技术的实现方式上，前者采用多频带方式，后者为单频带方式。这两个阵营均表示将单独推动各自的技术。虽然标准尘埃未定，但摩托罗拉已有了追随者，三星在国际消费电子展上展示了全球第一套可同时播放三个不同的HSDTV视频流的无线广播系统，就采用了摩托罗拉公司的Xtreme Spectrum芯片，该芯片组是摩托罗拉的第二代产品，已有样片提供，其数据传输速度最高可达114Mbps，而功耗不超过200mw。在另一阵营中，Intel 公司在其开发商论坛上展示了该公司第一个采用90nm技术工艺处理的UWB芯片；同时，该公司还首次展示多家公司联合支持的、采用UWB芯片的、应用范围超过10M的480Mbps无线USB技术。在5月中旬由IEEE802.15.3a工作组主持召开的标准大讨论会议上对这种技术进行投票选举UWB标准，MBOA获得60%的支持，DS-UWB获取40%的支持，两者都没有达到成为标准必须达到75%选票的要求。因
光学图像信息处理
课题光学图像信息处理 1．了解光学图像信息处理的基本理论和技术 教学目的 2．掌握光的衍射、光学傅里叶变换、频谱分析及频谱滤波的原 理和技术。 重难点 1．光具组各元件的共轴调节； 2．傅里叶变换原理的理解。 教学方法讲授、讨论、实验演示相结合。 学时 3个学时 一、前言 光学信息处理技术是近20年多来发展起来的新的研究领域，在现代光学中占有重要的位置。光学信息处理可完成对二维图像的识别、增强、恢复、传输、变换、频谱分析等。从物理光学的角度，光学信息处理是基于傅里叶变换和光学频谱分析的综合技术，通过在空域对图像的调制或在频域对傅里叶频谱的调制，借助空间滤波的技术对光学信息进行处理。 二、实验仪器 黑白胶片、白光光源、聚光镜、小孔滤波器、准直镜、黑白编码片框架、傅氏变换透镜、频谱滤波器、场镜、CCD彩色摄像机、彩色监视器、白屏等。 三、实验原理 光学信息处理的理论基础是阿贝（Abbe）二次衍射成像理论和著名的阿贝－波特（Abbe－Porter）实验。阿贝成像理论认为，物体通过透镜成像过程是物体发出的光波经物镜，在其后焦面上产生夫琅和费衍射的光场分布，即得到第一次衍射的像（物的傅里叶频谱）；然后该衍射像作为新的波源，由它发出次波在像面上干涉而构成物体的像，称为第二次衍射成像，如图1所示。
进一步解释，物函数可以看作由许多不同空间频率的单频（基元）信息组成，夫琅和费衍射将不同空间频率信息按不同方向的衍射平面波输出，通过透镜后的不同方向的衍射平面波分别汇聚到焦平面上不同的位置，即形成物函数的傅里叶变换的频谱，频谱面上的光场分布与物函数(物的结构)密切相关。不难证明，夫琅和费衍射过程就是傅里叶变换过程，而光学成像透镜即能完成傅立叶变换运算，称傅里叶变换透镜。 阿贝成像理论由阿贝－波特实验得到证明：物面采用正交光栅（网格状物），用平行单色光照明，在频谱面放置不同滤波器改变物的频谱结构，则在像面上可得到物的不同的像。实验结果表明，像直接依赖频谱，只要改变频谱的组份，便能改变像。这一实验过程即为光学信息处理的过程，如图2所示。 如果对物或频谱不进行任何调制（改变），物和像是一致的，若对物函数或频谱函数进行调制处理，由图2所示的在频谱面采用不同的频谱滤波器，即改变了频谱则会使输出的像发生改变而得到不同的输出像，实现光学信息处理的目的。
超宽带信号的研究
超宽带信号的研究 摘要 随着美国联邦通信委员会(FCC)对超宽带技术发布的初步规定及对其所作的定义，超宽带脉冲无线电技术成了民用和军用研究的热点。与传统通信技术不同的是，UWB 是一种无载波通信技术，利用纳秒至微微秒级的非正弦波窄脉冲传输数据，所占的频谱范围很宽，适用于高速、近距离的无线个人通信。UWB 脉冲极短，直达波与多径反射、折射波，在时间上不易重叠，因此，其时间分辨率强，适合于多径分量丰富的室内无线信道传输；本文首先介绍了超宽带通信的背景及意义，分析了国内外研究现状和超宽带技术的主要研究方向，然后通过对超宽带信号的研究，引出直接序列扩频超宽带信号，通过推导并分析了DS-UWB 信号的功率谱，指出DS-UWB 信号的功率谱是由发送脉冲信号的频谱和编码频谱共同决定，并且用计算机进行仿真，证实了伪随机码周期越长，频谱越平坦。 关键词：超宽带；直接序列扩频；功率谱密度；通信技术
Study of Ultra Wide Band Signal Abstract With the United States Federal Communications Commission (FCC) on the ultra wide band technology released the preliminary requirements and its definition, ultra wide band impulse radio technology has become a hot spot for civil and military research.Different from traditional communication technology, UWB is a non carrier communication technology, using nanosecond and picosecond non sine wave narrow pulse data transmission, occupied a wide spectral range for in high speed, short distance wireless personal communication .The UWB pulse is very short, direct wave and multipath reflection, refraction,which is not easy to overlap in time.Therefore, its time resolution is strong, and it is suitable for the indoor wireless channel transmission with rich multipath component.This paper firstly introduces the background and significance of ultra wide band communication.The current research status and the main research direction of ultra wide band technology are analyzed. Then through the research of ultra wide band signal and direct sequence spread spectrum ultra wide band signal.By deducing and analyzing the power spectrum of the DS-UWB signal, the power spectrum of the DS-UWB signal is determined by the spectrum of the transmitted pulse signal and the coding spectrum.And using the computer simulation, it is proved that the pseudo random code cycle is longer, the spectrum is flat. Keywords：Ultra wide band;Direct sequence spread spectrum;Power spectral density;Communication technology
什么是数字信号处理
什么是数字信号处理？有哪些应用？ 利用数字计算机或专用数字硬件、对数字信号所进行的一切变换或按预定规则所进行的一切加工处理运算。 例如：滤波、检测、参数提取、频谱分析等。 对于DSP:狭义理解可为Digital Signal Processor 数字信号处理器。广义理解可为Digital Signal Processing 译为数字信号处理技术。在此我们讨论的DSP的概念是指广义的理解。 数字信号处理是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。 信号处理的实质是对信号进行变换。 信号处理的目的是获取信号中包含的有用信息，并用更直观的方式进行表达。 DSP的应用几乎遍及电子学每一个领域。 ▲通用数字信号处理器：自适应滤波，卷积，相关，数字滤波，FFT, 希尔伯特变换，波形生成，窗函数等等。 ▲语音信号处理：语音增强、识别、合成、编码、信箱等，文字/语音转换 ▲图形/图像处理：三维动画，图象鉴别/增强/压缩/传输，机器人视觉等等图 ▲特殊应用数字信号处理：振动和噪声分析与处理，声纳和雷达信号处理， 通信信号处理, 地震信号分析与处理，汽车安全及全球定位，生物医学工程等等。 在医疗、军事、汽车等行业，以及通信市场、消费类电子产品等中具有广阔的市场前景。 数字信号处理系统的基本组成：前置预滤波器（PrF）、a/d变换器(ADC)、数字信号处理器(DSP)、d/a变换器(DAC)、模拟滤波器(PoF) 数字信号处理特点: 1.大量的实时计算（FIR IIR FFT）， 2.数据具有高度重复（乘积和操作在滤波、卷积和FFT中等常见） 数字信号处理技术的意义、内容 数字信号处理技术是指数字信号处理理论的应用实现技术，它以数字信号处理理论、硬件技术、软件技术为基础和组成，研究数字信号处理算法及其实现方法。 意义： 在21世纪，数字信号处理是影响科学和工程最强大的技术之一 它是科研人员和工程师必须掌握的一门技巧 DSP芯片及其特点 ▲采用哈佛结构体系：独立的程序和数据总线，一个机器周期可同时进行程序读出和数据存取。对应的：冯·诺依曼结构。 ▲采用流水线技术： ▲硬件乘法器：具有硬件连线的高速“与或”运算器 ▲多处理单元：DSP内部包含多个处理单元。 ▲特殊的DSP指令：指令具有多功能，一条指令完成多个动作；如：倒位序指令等 ▲丰富的外设▲功耗低：一般DSP芯片功耗为0.5～4W。采用低功耗技术的DSP芯片只有0.1W/3.3V、1.6V （电池供电） DSP芯片的类别和使用选择 ▲按特性分：以工作时钟和指令类型为指标分类▲按用途分：通用型、专用型DSP芯片 ▲按数据格式分：定点、浮点各厂家还根据DSP芯片的CPU结构和性能将产品分成若干系列。 TI公司的TMS320系列DSP芯片是目前最有影响、最为成功的数字信号处理器，其产品销量一直处于领先地位，公认为世界DSP霸主。 ?目前市场上的DSP芯片有： ?美国德州仪器公司(TI):TMS320CX系列占有90%