1 中国科学院电工研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 国网江苏省电力有限公司电力科学研究院, 江苏 南京 211102
为解决相位生成载波-反正切解调算法(PGC-Atan)的非线性失真问题，搭建了基于改进型PGC-Atan算法的非本征型法珀传感器(EFPI)解调系统。首先，理论分析了载波相位调制深度(C)偏离最优值、伴生调幅、载波相位延迟等非线性因素对经典PGC-Atan算法中参与反正切运算的正弦与余弦两路信号的影响。然后，针对外调制或伴生调幅较小的情况，提出了一种基于系数补偿的改进型PGC-Atan算法(PGC-CC-Atan)。该算法通过构造与C值和载波相位延迟有关的系数，消除反正切运算中的非线性参数。针对内调制情况，提出了一种基于椭圆拟合的改进型PGC-Atan算法(PGC-EF-Atan)。该算法通过基于分块矩阵的最小二乘法拟合椭圆并提取3个椭圆参数，进而将受非线性因素影响的正弦与余弦两路信号校正为正交信号。最后，通过仿真验证了改进型算法的正确性，并采用高调制特性的垂直腔面发射激光器(VCSEL)和常规腔长的EFPI等搭建PGC解调系统，对比经典PGC-Atan算法与两种改进型算法的解调性能，证实了改进型算法非线性失真抑制的有效性。实验结果表明：一定C值范围内，两种改进型算法可在非线性因素影响下有效解调。PGC-EF-Atan算法相较于PGC-CC-Atan算法，解调信纳比提升了11.602 dB，总谐波失真降低了10.951%。两种改进型算法中，PGC-EF-Atan算法对非线性失真的抑制效果更好，且解调线性度良好，准确度高。
相位生成载波解调 非线性失真 椭圆拟合 光纤法珀传感器 phase generated carrier demodulation nonlinear distortion elliptic fitting fiber optic fabry-perot sensor
1 西安交通大学 电子与信息学部微电子学院
2 西安市微纳电子与系统集成重点实验室, 陕西西安 710049
无源互调 (PIM)是一个吸引众多领域研究人员的课题, 包括卫星、天线和智能终端等。本文提出一个非接触式 PIM测量的新思路: 使用一个经过近场重构的基片集成缝隙波导 (SISW)作为互调信号的激励和接收路径, SISW通过对载波信号的远场抑制和近场测试区的优化, 实现了一种针对没有射频端口的样品非线性特性的评估解决方案。该测试平台结合了近场天线的有限辐射特性和多敏度测试区在 PIM评估中对收发系统和测试样片的适应性。实验结果表明, 该测试方法在稳定性和分辨力方面具有相当大的工程应用潜力。
小型化测试板 无源互调 耦合测试 非线性杂散 compact test board Passive Intermodulation coupling test nonlinear distortion 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(7): 872
1 兰州理工大学计算机与通信学院, 甘肃 兰州 730050
2 西南交通大学信息科学与技术学院, 四川 成都 610031
发光二极管(LED)的非线性特性会使可见光通信(VLC)系统的误差矢量幅度(EVM)和误码率(BER)恶化,介绍了基于非线性LED的光正交频分复用(O-OFDM)VLC系统原理,并推导了系统的BER表达式。提出了将LED非线性失真分为工作区内的非线性失真和工作区外的限幅失真。对于限幅失真,根据Bussgang理论,计算载荷信息的子载波衰减因子,进而得到叠加在子载波上的限幅噪声方差。将工作区内的非线性失真,等效为驱动信号加上非线性失真噪声,用非线性LED输出信号偏离理想线性信号的总平均功率减去直流功率作为噪声方差。用蒙特卡罗法仿真分析了非线性失真对星座图、EVM和BER的影响。
可见光通信 光正交频分复用 非线性发光二极管 限幅噪声 非线性失真 激光与光电子学进展
2020, 57(15): 150603
1 南昌大学信息工程学院，江西 南昌 330000
2 武汉大学电子信息学院，湖北 武汉 430072
3 中国矿业大学信息与控制工程学院，江苏 徐州 221116
可见光通信(VLC)是一项有前景的技术，作为现有无线通信网络的有益补充，可提供高速率、低延迟及多设备接入等通信服务。借助传统无线通信的高性能编码调制技术，已经设计并实现了各种适配于VLC 系统的物理层通信技术。不同于传统射频通信，VLC 采用LED 作为信号的发射源，LED 的调制容易产生非线性失真且调制带宽有限，已成为VLC 高速通信的技术瓶颈。针对这两方面的挑战，本文以白光LED 为出发点，阐述了白光LED 能有效兼顾照明和通信的特性，总结和分类了非线性失真补偿和拓展调制带宽的多种技术，最后本文提出了LED 封装材料及工艺、新型Micro-LED 器件研究、光源布局设计、码间干扰消除技术等开放性研究问题，以期提高可见光通信系统的性能。
可见光通信 白光LED 非线性失真补偿 带宽拓展 visible light communication white light emitting diode nonlinear distortion compensation bandwidth expansion
1 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
2 中国科学院大学, 北京 100049
皮肤反射式共聚焦显微镜是一种重要的皮肤影像学诊断工具, 其采用共振型振镜扫描成像会带来非线性畸变, 为校正这种畸变, 提出一种像素值反正弦过采样信号重建的RCM图像畸变校正方法, 对间距为20 μm的矩形光栅扫描成像实验表明, 在校正畸变前光栅图像间距的标准差为7.78 μm, 图像的畸变率达到38.9%, 经过像素值反正弦过采样信号重建后, 光栅图像间距的标准差缩小为0.85 μm, 畸变率缩小到4.2%。结合分辨率板和实际人皮肤成像情况, 表明文中提出的畸变校正方法能够较好地校正共振型振镜引起的图像畸变, 满足人皮肤实时无创影像学诊断要求。
共聚焦显微镜 共振型振镜 非线性畸变 confocal microscopy resonant galvanometer nonlinear distortion 红外与激光工程
2018, 47(10): 1041003
1 中国科学院电子学研究所 微波成像技术重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对合成孔径激光雷达(Synthetic Aperture Ladar, SAL), 分析了信号相位误差对合成孔径成像的影响。建立了激光信号模型, 分析了激光信号相干性对 SAL方位分辨率的影响, 给出通过本振信号延时处理保证相干性的解决方案。分析了LFM信号非线性失真对距离分辨率的影响, 为同时解决激光LFM信号调制放大过程引入的脉冲间随机初相位问题, 提出一种基于参考通道的LFM信号非线性失真和脉冲间随机初相位定标校正方法。给出了实验和仿真数据处理结果。
信号相干性 相位误差 合成孔径成像 激光雷达 非线性失真 定标校正 signal coherence phase error synthetic aperture imaging ladar nonlinear distortion calibration correction 红外与激光工程
2018, 47(3): 0306001
天津大学精密仪器与光电子工程学院光纤传感研究所光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
研究了光纤法布里-珀罗(F-P)传感解调中CCD 非线性失真及其对解调的影响。测试CCD 响应特性并建立拟合模型，仿真分析了不同噪声下的非线性失真影响。结果显示解调出的绝对相位标准差随着非线性失真率的增大而逐渐增大；且随着噪声增加，产生解调干涉级次跳变的非线性失真率减小。利用搭建的光纤F-P 压力传感系统研究了信号非线性失真的影响。实验结果表明固定压力下的非线性失真率随着光功率的增加而增加，非线性失真率大于26.3%后会出现解调干涉级次跳变，实验与仿真结果一致。非线性失真率在0.3%~22.3%范围内的满量程压力解调结果显示，随着非线性失真率的增大，解调精度逐渐降低。非线性失真率为22.3%时解调最大误差为0.215 kPa，相比非线性失真率为0.3%时增大了1.24 倍。要保证满量程范围内解调精度优于0.04%，非线性失真率应小于6.7%。
探测器 光纤法布里-珀罗传感器 非线性失真 解调精度 激光与光电子学进展
2016, 53(4): 040402
1 解放军信息工程大学 信息系统工程学院, 郑州 450001
2 中国电子科技集团公司 第四十一研究所, 山东 青岛 266500
针对目前行波管放大器模拟预失真技术中存在的幅度和相位特性关联性强的问题，提出一种双路矢量合成式预失真器。该预失真器由90°电桥、模拟电调衰减器和反射式二极管预失真电路构成。根据理论分析和ADS软件仿真结果加工了实际电路并进行测试。实测结果表明：在工作频率29～31 GHz和额定输入功率区间内，该电路可实现与行波管特性相反的预失真性能；合理调整两支路偏置电压，可实现相位扩张改变30°，而增益扩张变化量小于1 dB的性能，有效减小了模拟预失真器幅度和相位特性的关联性。
行波管放大器 模拟预失真技术 非线性失真 幅度和相位关联性 双路矢量合成 travelling wave tube amplifier analog predistortion technology nonlinear distortion correlation between amplitude and phase dual-branch vector synthesis 强激光与粒子束
2015, 27(12): 123006
华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 510640
采用传统的Tsai两步法进行摄像机标定时，标定精度会受一阶径向畸变模型的限制。本文提出了一种同时考虑摄像机镜头径向畸变和切向畸变的摄像机模型并研究了模型求解方法来提高畸变校正精度。考虑图像中心区域畸变较小，故用中心附近点列出线性方程组计算了摄像机的部分参数; 建立了综合畸变模型，将摄像机参数代入模型计算畸变参数的初始值。由于焦距和平移分量在标定板与相机平面的距离深度变化不够时难以一次性准确标定，故将其代入综合畸变模型重新计算，并运用两步迭代法逐步逼近精确解。最后，对世界坐标系进行空间几何变换、透视变换和成像变换得到的重投影图像的像素坐标并与实际测得的像素坐标值进行比较，得到校正误差。结果表明，本文的畸变校正方法平均像素误差可以达到0.114 9 pixel，优于Tsai校正方法的0.367 0 pixel，且重复性较好。
摄像机标定 切向畸变 非线性畸变 畸变校正 Tsai方法 迭代计算 camera calibration tangential distortion nonlinear distortion distortion correction Tsai two-stage technique iterative computation 光学 精密工程
2015, 23(10): 2962
1 四川大学 电气信息学院, 成都 610065
2 四川大学 电子信息学院, 成都 610065
提出了一种嵌入到常规几何标定过程中的非线性校正算法.该方法通过相位获取投影图案与拍摄图像对应点之间的亮度关系,进而确定系统的非线性亮度响应.该算法在几何标定进行的同时,无需调整系统设置或投影额外的结构光图案,直接导出用于非线性预补偿的灰度查找表.实验结果表明,校正后的相位误差比校正前减少了约95%.
相位测量轮廓术 结构光 三维测量 非线性畸变 系统标定 phase measuring profilometry structured light 3-D measurement nonlinear distortion system calibration 强激光与粒子束
2015, 27(7): 071005
