寬帶陣列信號(hào)處理期末考核大作業(yè)

1、期末考核大作業(yè)一、 根本目錄本人研究方向?yàn)閷拵ш嚵行盘?hào)處理學(xué)術(shù)著作 空間譜估計(jì)理論與算法 最優(yōu)陣列處理 Array Signals Processing Convex Optimization Probability Theory Statistical Decision Theory學(xué)術(shù)期刊 IEEE Trans. on SIGNAL PROCESSING INFORMATION THEORYAntennas and Propagation學(xué)術(shù)會(huì)議 IEEE ISCAS CAS-I IMTC MWSCAS ISCAS 中國(guó)雷達(dá)年會(huì)學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu) IEEE ,IET ,對(duì)學(xué)術(shù)著作了解較多，但存在沒有

2、系統(tǒng)性。以后必須繼續(xù)擴(kuò)大自己知識(shí)面，形成系統(tǒng)性認(rèn)識(shí)。爭(zhēng)取多參加高水平國(guó)際會(huì)議，聆聽大師的教誨。二、 命題作文09-10學(xué)年1學(xué)期小結(jié)2021年9月，我很榮幸地得到在中國(guó)科大攻讀博士學(xué)位的時(shí)機(jī)?？拼罅己玫男ｏL(fēng)，濃厚的學(xué)術(shù)氣氛，使我受益匪淺，小半年間我在學(xué)習(xí)方法和科研上都有新的收獲，下面匯報(bào)一下我這學(xué)期的主要情況。安排如下：1. 根本情況介紹2. 理論知識(shí)學(xué)習(xí)情況3. 文獻(xiàn)調(diào)研4. 科研5. 體會(huì)與思考6. 參考文獻(xiàn)1.根本情況簡(jiǎn)介 44-45 在近半年的時(shí)間里，我認(rèn)真學(xué)習(xí)、刻苦鉆研，力爭(zhēng)使自己在學(xué)習(xí)方法和科研方面有所提高。我以前是一名高校教師，面對(duì)新的環(huán)境，我有一定的心理準(zhǔn)備。在思想認(rèn)識(shí)上已作好

3、了三個(gè)轉(zhuǎn)變：即角色定位的轉(zhuǎn)變，不管來(lái)自于什么單位，原來(lái)是什么職務(wù)，現(xiàn)在是學(xué)生，應(yīng)該比學(xué)習(xí)、比科研、比進(jìn)取精神；生活方式的轉(zhuǎn)變，過(guò)去是家庭生活，現(xiàn)在是集體生活，要寬容理解、逐步適應(yīng)從舒適生活轉(zhuǎn)為艱苦生活；工作方式的轉(zhuǎn)變，現(xiàn)在的主業(yè)是聽課、讀書、跟導(dǎo)師研討課題。自己要以學(xué)為主，通過(guò)學(xué)習(xí)思考創(chuàng)新，中國(guó)科大是創(chuàng)造精神財(cái)富的殿堂，我來(lái)學(xué)習(xí)的目標(biāo)一定要到達(dá)，一定能夠到達(dá)。開學(xué)報(bào)到幾天，我對(duì)科大的認(rèn)識(shí)更深入了。中科大是中國(guó)科學(xué)院所屬的一所以前沿科學(xué)和高新技術(shù)為主、兼有特色管理和人文學(xué)科的綜合性全國(guó)重點(diǎn)大學(xué)。從1958年9月建校至今，本著“紅專并進(jìn)，理實(shí)交融的精神，學(xué)校已開展成為國(guó)家高質(zhì)量人才培養(yǎng)和高水平科學(xué)

4、研究的重要基地。學(xué)校是國(guó)家首批實(shí)施“985工程和“211工程的大學(xué)之一，也是唯一參與國(guó)家知識(shí)創(chuàng)新工程的大學(xué)。中科大注重品牌戰(zhàn)略，連續(xù)多年本科生不擴(kuò)招，中科大是全國(guó)高校中培養(yǎng)的本科生中選院士比例最高的學(xué)校。中科大是研究型大學(xué)，在校博士生2400多人，碩士生5800多人，擁有豐富的圖書、教學(xué)和科研資源以及國(guó)內(nèi)一流水平的校園計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。學(xué)校目前有11個(gè)學(xué)院、25個(gè)系，以及研究生院和幾個(gè)獨(dú)立學(xué)院及外地研究機(jī)構(gòu)。有數(shù)學(xué)、物理學(xué)、力學(xué)、天文學(xué)、生物科學(xué)、化學(xué)共6個(gè)國(guó)家理科根底科學(xué)研究和教學(xué)人才培養(yǎng)基地和1個(gè)國(guó)家生命科學(xué)與技術(shù)人才培養(yǎng)基地，8個(gè)一級(jí)學(xué)科國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，4個(gè)二級(jí)學(xué)科國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科，2個(gè)國(guó)家重點(diǎn)培育

5、學(xué)科，1個(gè)安徽省A類重點(diǎn)學(xué)科，19個(gè)安徽省B類重點(diǎn)學(xué)科。建有33個(gè)國(guó)家和院省部級(jí)重點(diǎn)科研機(jī)構(gòu)。 現(xiàn)有專任教師1163人，科研機(jī)構(gòu)人員360人。有兩院院士28人，第三世界科學(xué)院院士6人，博士生導(dǎo)師332人，教授440人，還聘請(qǐng)了一批世界知名科學(xué)家為名譽(yù)教授、名譽(yù)博士和客座教授。 我就讀于6系的信號(hào)統(tǒng)計(jì)處理研究室，導(dǎo)師葉中付。 信號(hào)統(tǒng)計(jì)處理研究室由中科大和西安電子工程研究所于1993年初聯(lián)合創(chuàng)立，前身是信號(hào)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室，中科院院士、工程院院士王越教授任研究室首屆主任，沈鳳麟教授、談江高工任副主任。研究室長(zhǎng)期承當(dāng)統(tǒng)計(jì)與陣列信號(hào)處理、高階譜分析、圖像處理與信息融合等方面的教學(xué)、科研和人才培養(yǎng)工作。在國(guó)內(nèi)

6、業(yè)界很有名氣，目前研究室主任是葉中付教授。 葉老師是安徽桐城人。1995年在中國(guó)科大取得工學(xué)博士學(xué)位，畢業(yè)后留校工作至今，從事教學(xué)、科研工作。1996年晉升為副教授。2000年晉升為教授，同年擔(dān)任博士生導(dǎo)師。1999年2月至2005年3月?lián)沃锌拼罂茖W(xué)技術(shù)處副處長(zhǎng)、常務(wù)副處長(zhǎng)并兼任黨支部書記等職。葉老師是學(xué)校信號(hào)與信息處理學(xué)科負(fù)責(zé)人，是多家國(guó)內(nèi)知名雜志的編委以及IEEE和IET會(huì)刊的稿件評(píng)審人、在信號(hào)處理行業(yè)有多個(gè)社會(huì)兼職。屢次到香港和國(guó)外進(jìn)行學(xué)術(shù)訪問和科技考察。主要研究方向?yàn)榻y(tǒng)計(jì)信號(hào)分析與處理、陣列信號(hào)處理、圖像分析與處理。近年來(lái)主持20余項(xiàng)科研工程，其中參與國(guó)家九五重大科學(xué)工程大天區(qū)面積多

7、目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡簡(jiǎn)稱LAMOST工程的研究工作，負(fù)責(zé)LAMOST二維光纖光譜數(shù)據(jù)處理軟件系統(tǒng)的研制。在?IEEE?、?IET?、?NDT & E?、?PASP?、?電子學(xué)報(bào)?、?通信學(xué)報(bào)?等國(guó)內(nèi)外期刊和重要的國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上已發(fā)表含錄用學(xué)術(shù)論文150余篇。申請(qǐng)2項(xiàng)美國(guó)專利。“超分辨陣列處理研究成果獲安徽省高等學(xué)?？萍歼M(jìn)步三等獎(jiǎng)。葉老師在教學(xué)上也有多項(xiàng)成果。葉老師為人和藹可親，循循善誘。通過(guò)雙方的溝通，葉老師指導(dǎo)我制定了較為詳細(xì)的本學(xué)期學(xué)習(xí)方案。主要內(nèi)容有三項(xiàng)：一是理論學(xué)習(xí)完善知識(shí)體系結(jié)構(gòu)；二是學(xué)習(xí)研究室以前做過(guò)的一些科研，重點(diǎn)從放在陣列信號(hào)處理上；三是總結(jié)我以前在高速數(shù)據(jù)采集方面的研究，提

8、煉成果，爭(zhēng)取有所突破。2.理論知識(shí)學(xué)習(xí)情況1-12 我這學(xué)期的一項(xiàng)任務(wù)，就是系統(tǒng)學(xué)習(xí)統(tǒng)計(jì)信號(hào)分析和現(xiàn)代信號(hào)處理的根本理論。在葉老師的指導(dǎo)下，通過(guò)與研究室多位博士生的交流探討，我先后學(xué)習(xí)了噪聲中的信號(hào)檢測(cè)、信號(hào)統(tǒng)計(jì)分析與處理、檢測(cè)估計(jì)和調(diào)制理論等內(nèi)容，認(rèn)真演算了?噪聲中的信號(hào)檢測(cè)?書中的大局部習(xí)題。通過(guò)學(xué)習(xí)，我對(duì)隨機(jī)過(guò)程、統(tǒng)計(jì)信號(hào)檢測(cè)、統(tǒng)計(jì)信號(hào)估值、統(tǒng)計(jì)信號(hào)濾波、模擬信號(hào)最正確解調(diào)、數(shù)字信號(hào)最正確解調(diào)等知識(shí)有了更深入的了解，對(duì)統(tǒng)計(jì)信號(hào)分析與處理的根本概念和根本方法有了較為全面的認(rèn)識(shí)，特別是對(duì)高斯噪聲和非高斯噪聲有了新的認(rèn)識(shí)。值得一提的是范特里斯的?檢測(cè)估計(jì)和調(diào)制理論I?，全書包括導(dǎo)論、經(jīng)典檢測(cè)和

9、估計(jì)理論、隨機(jī)過(guò)程的描述、信號(hào)檢測(cè)與信號(hào)參數(shù)估計(jì)、連續(xù)波估計(jì)、線性估計(jì)和討論等7章。雖然成書于40年前，但該書仍然是從事通信、雷達(dá)、聲吶、信息理論與信息處理等方面的工程技術(shù)人員、研究生和高等院校的教師的一本寶典。該書將信號(hào)檢測(cè)、參數(shù)估計(jì)和調(diào)制理論都置于三類數(shù)學(xué)問題的框架下，尋求發(fā)生在通信、雷達(dá)和聲吶中被噪聲污染了的各種線性、隨機(jī)與非隨機(jī)波形的最正確處理的數(shù)學(xué)方法和物理結(jié)構(gòu)，各種系統(tǒng)可能到達(dá)的性能極限和影響它的各種因素。該書將對(duì)統(tǒng)計(jì)信號(hào)問題的認(rèn)識(shí)統(tǒng)一到一定的數(shù)學(xué)框架下進(jìn)行，不僅使人研究問題有目標(biāo)，有步驟，找尋解決問題的方法也有章可循，而且也特別適合于我們這些工科專業(yè)的科技人員，防止了一碰到數(shù)學(xué)問

10、題就頭大，不知如何下手的困境。該書給人一種醍醐灌頂?shù)母杏X。 學(xué)習(xí)盲信號(hào)處理、循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)處理、多傳感器數(shù)據(jù)融合等內(nèi)容，是適應(yīng)現(xiàn)代信號(hào)處理的開展要求。我們知道，目前的自適應(yīng)濾波信號(hào)處理方法的前提就是要有充分的信號(hào)先驗(yàn)知識(shí)，例如信號(hào)波形、各階數(shù)字統(tǒng)計(jì)特征、概率分布函數(shù)或先驗(yàn)概率等。然而我們可能對(duì)實(shí)際系統(tǒng)或接收的信號(hào)的先驗(yàn)知識(shí)一無(wú)所知或知道得不夠充分，也就必然存在“全盲或“半盲地信號(hào)檢測(cè)、參數(shù)估計(jì)、信道均衡、系統(tǒng)辨識(shí)等問題。在數(shù)學(xué)上存在著欠定問題的求解，工程上存在著尋找解決上述問題的高效算法。另外，用循環(huán)平穩(wěn)性代替寬平穩(wěn)性，更符合雷達(dá)、通信、聲吶、導(dǎo)航、電子對(duì)抗等眾多領(lǐng)域存在的大量信號(hào)的根本統(tǒng)計(jì)特性

11、，由此拓展了經(jīng)典的基于廣義平穩(wěn)條件下的統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理理論。通過(guò)?循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)處理及應(yīng)用?的學(xué)習(xí)，我了解了循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)處理的研究進(jìn)展、循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)線性濾波模型及方法、循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)檢測(cè)方法、循環(huán)模糊函數(shù)及其在循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用、寬帶循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)空間譜估計(jì)方法等有極為廣闊的應(yīng)用前景的知識(shí)?，F(xiàn)代信號(hào)處理，在空間信號(hào)獲取、電子戰(zhàn)、地形測(cè)繪等領(lǐng)域，逐漸向采用多個(gè)傳感器或傳感器陣列來(lái)獲取信息的方向開展。通過(guò)對(duì)?多傳感器數(shù)據(jù)融合?的學(xué)習(xí)，我了解了這一方向的一些新的數(shù)據(jù)融合算法和應(yīng)用，特別是學(xué)習(xí)了貝葉斯推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯等理論。 隨著電子技術(shù)的開展，數(shù)字信號(hào)已經(jīng)取代了模擬信號(hào)，占據(jù)了主導(dǎo)地位。在數(shù)

12、字信號(hào)處理理論方面，我主要學(xué)習(xí)了現(xiàn)代信號(hào)處理、矩陣?yán)碚撆c應(yīng)用等知識(shí)。較為系統(tǒng)地學(xué)習(xí)了自適應(yīng)信號(hào)處理的根本理論與方法，了解了近年來(lái)該領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)和新應(yīng)用。主要內(nèi)容包括：自適應(yīng)LMS橫向?yàn)V波器、自適應(yīng)格型濾波器、自適應(yīng)遞歸濾波器、頻域和子帶自適應(yīng)濾波器、盲自適應(yīng)濾波器、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性自適應(yīng)濾波器等及其在通信與信息系統(tǒng)中的應(yīng)用。隨著信號(hào)處理的理論與方法的迅速開展，近年來(lái)非線性、 非因果、 非最小相位系統(tǒng)已成為研究的熱點(diǎn)。通過(guò)?現(xiàn)代信號(hào)處理?，我了解了高階信號(hào)分析、時(shí)頻信號(hào)分析的線性變換與非線性變換方法，以及信號(hào)處理領(lǐng)域的新理論、新技術(shù)、新方法和新應(yīng)用。?矩陣?yán)碚撆c應(yīng)用?這本書那么是信號(hào)處理過(guò)

13、程中涉及的矩陣性質(zhì)、矩陣變換很好的工具書。通過(guò)經(jīng)常查閱此書，積累了信號(hào)處理中涉及的必要的矩陣運(yùn)算知識(shí)和方法，能夠讓我在工程研究中，建立數(shù)學(xué)模型之后，較為順利地推導(dǎo)出數(shù)學(xué)問題的解。另外，通過(guò)對(duì)?convex optimization?一書的閱讀，使我認(rèn)識(shí)了科研問題中廣泛一類的無(wú)約束和有約束凸函數(shù)的優(yōu)化方法。 上述理論的學(xué)習(xí)，使我對(duì)信號(hào)處理從物理意義分析、數(shù)學(xué)建模到問題的求解有了一個(gè)較為明晰的主線。雖然有些知識(shí)還不能完全理解，有些數(shù)學(xué)推導(dǎo)還沒有完全掌握乃至應(yīng)用自如，但是畢竟讓我學(xué)到了研究問題的根本方法和分析解決問題的根本步驟。我相信，這些知識(shí)對(duì)我今后的科學(xué)研究和工程實(shí)踐很有幫助，并必將在應(yīng)用中不斷

14、得到提高和深化。3.文獻(xiàn)調(diào)研13-21由于采用多傳感器天線按一定空間排列來(lái)共同接收或發(fā)送信號(hào)，陣列信號(hào)處理比一般信號(hào)處理多了信號(hào)的空間維度信息，因此帶來(lái)對(duì)信號(hào)的諸如波達(dá)方向DOA測(cè)量、數(shù)字波束成形DBF、多波束成形、自適應(yīng)干擾對(duì)消等技術(shù)，在多目標(biāo)探測(cè)跟蹤、雷達(dá)反干擾等方面極具優(yōu)勢(shì)，是現(xiàn)代信號(hào)處理的一個(gè)重要開展方向。但陣列信號(hào)處理也需要解決一些問題。陣列接收機(jī)相當(dāng)于空間分布的多個(gè)并行接收機(jī)，不僅增加了硬件結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度，還存在需要處理的數(shù)據(jù)的顯著增加；多個(gè)通道的幅度、相位響應(yīng)很難保持一致，帶來(lái)誤差測(cè)量和校準(zhǔn)問題；傳感器天線之間的互耦問題；相干源信號(hào)的有效分辨問題以及陣列信號(hào)處理的超分辨等問題。我主

15、要針對(duì)均勻圓陣UCA測(cè)向技術(shù)和均勻線陣ULA的互藕?jiǎn)栴}進(jìn)行了重點(diǎn)學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)方式主要通過(guò)與研究室相關(guān)人員交流和文獻(xiàn)閱讀。對(duì)均勻圓陣列來(lái)說(shuō)，由于它能提供360度的方位角覆蓋；能通過(guò)循環(huán)移動(dòng)陣列鼓勵(lì)，簡(jiǎn)單而靈活地操縱波束方位；可以在方位上形成無(wú)方向性方向圖，而在俯仰方向上也有較理想的方向特性；可以根本維持天線的波束形狀和天線增益；并可以大體上保持互耦平衡。所以圓陣列天線有可能防止線陣和平面相控陣所具有的缺點(diǎn)和缺乏，因而得到廣泛應(yīng)用。UCA測(cè)向算法主要存在如下幾個(gè)難點(diǎn)：1信號(hào)源數(shù)的估計(jì)，在常用的陣列測(cè)向算法中，一般認(rèn)為信號(hào)源數(shù)是先驗(yàn)的，這與實(shí)際不符合。在實(shí)際中為了準(zhǔn)確的估計(jì)信號(hào)源的方向，事先必須估計(jì)信

16、號(hào)源數(shù)，所以信號(hào)源數(shù)的估計(jì)是空間譜估計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)；2低快拍數(shù)下的到達(dá)角估計(jì)，由于在實(shí)際環(huán)境中不允許有太多的采樣數(shù)，因此低快拍數(shù)下的到達(dá)角估計(jì)也是超分辨測(cè)向中的一個(gè)難點(diǎn)；3陣列流型存在誤差條件下的到達(dá)角估計(jì)算法，由于電磁波的相互影響，以及各陣元的響應(yīng)不完全相同，所以不可防止的陣列流型會(huì)存在互耦影響或幅相誤差，因此研究存在誤差條件下的DOA估計(jì)也是有必要的。通過(guò)文獻(xiàn)查閱，上述3個(gè)問題都已得到很好的解決。首先通過(guò)一種改良的基于信息論準(zhǔn)那么的信源數(shù)估計(jì)算法，該算法在低信噪比和低快拍數(shù)下能得到比擬好的估計(jì)性能。其次利用UCA陣列結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，將空間平滑算法應(yīng)用到了均勻圓陣，從而可以進(jìn)一步提高在低快拍

17、數(shù)條件下DOA的估計(jì)性能。最后，將基于二階統(tǒng)計(jì)量的互耦校正算法推廣到了基于四階累積量的校正算法，該算法在互耦系數(shù)完全考慮的情況下，還能估計(jì)出比陣元個(gè)數(shù)多的信號(hào)源數(shù)。ULA的互藕一直是困擾陣列信號(hào)處理理論界和工程界的關(guān)鍵問題之一，未知互藕條件下通過(guò)自校準(zhǔn)技術(shù)從而實(shí)現(xiàn)超分辨測(cè)向那么是葉老師所帶著的研究小組攻克的又一難關(guān)。研究小組針對(duì)高斯色噪聲背景下的均勻天線陣列互耦誤差自校正問題，采用四階累積量處理空間非高斯信號(hào)，解決了未知互耦條件下的超分辨測(cè)向問題。該研究小組在已有互耦模型的根底上，深入分析了互耦誤差對(duì)陣列的影響，發(fā)現(xiàn)在ULA的條件下互耦對(duì)陣列各個(gè)陣元造成的影響可以等效為一個(gè)小的波束形成器。對(duì)于

18、陣列中間的陣元，該波束形成器特性是完全相同的；而對(duì)于兩端的相應(yīng)陣元，該特性那么各不相同?；谠撎匦裕瑢啥说南鄳?yīng)陣元設(shè)置為輔助陣元后，能夠有效地消除互耦對(duì)陣列信號(hào)處理的影響?，F(xiàn)在已經(jīng)證明，在該方法的根底上，MUSIC、GEESE和ESPRIT等超分辨測(cè)向方法以及SCB等自適應(yīng)波束形成方法都能在未知互耦系數(shù)的條件下得到明顯的改善，互耦系數(shù)也能夠被估計(jì)出并利用其做進(jìn)一步的精確校正。該方法還被推廣到平面均勻陣列的二維測(cè)向的情況。通過(guò)調(diào)研，我了解了陣列信號(hào)處理的根本特點(diǎn)及開展趨勢(shì)，對(duì)該方向的研究有了根本思路。4.科研22-43 由于我以前從事過(guò)高速信號(hào)處理的一些科研，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和時(shí)域交錯(cuò)模擬數(shù)字轉(zhuǎn)

19、換器TIADCs有過(guò)一定接觸。通過(guò)葉老師的指導(dǎo)，選定TIADCs通道失配誤差分析與時(shí)間誤差校正作為這段時(shí)間的主要科研方向，希望以此課題為載體，學(xué)習(xí)研究室好的理論研究方法，提高自身科研能力。到現(xiàn)在為止，已根本完成TIADCs通道失配誤差分析、參數(shù)估計(jì)及校正算法的文獻(xiàn)閱讀和綜述，得出了一些有益的結(jié)論。下一步的工作就是針對(duì)現(xiàn)有方法之缺乏，在時(shí)間偏差參數(shù)估計(jì)方面做進(jìn)一步的研究，希望能夠得到一些有價(jià)值的結(jié)果和有效的算法。 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的一個(gè)核心部件，它決定了采集數(shù)據(jù)的量化位數(shù)和采樣率，目前ADC 單芯片很難同時(shí)滿足兩個(gè)指標(biāo)都很高。對(duì)高速系統(tǒng)而言，時(shí)域交錯(cuò)模數(shù)轉(zhuǎn)換器TIADCs是高

20、量化位數(shù)ADC 提高采樣率的一種有效方案。TIADCs 通過(guò)多片ADC 芯片的并行工作，使等效采樣率得到成倍提高。然而各路ADC 通道不一致形成的通道失配(主要有時(shí)間、增益和偏置等失配)會(huì)產(chǎn)生虛假信號(hào)，降低信號(hào)的無(wú)雜散動(dòng)態(tài)范圍(SFDR)，最終導(dǎo)致ADC 有效量化位數(shù)的下降。對(duì)TIADCs的誤差分析可以在頻域內(nèi)進(jìn)行。已有的研究說(shuō)明，三種通道失配誤差中，偏置誤差主要由多片ADC對(duì)地電流的輕微不一致造成同一零均值輸入信號(hào)經(jīng)采樣后各通道輸出信號(hào)均值非零且各不相同，從而造成全頻帶范圍內(nèi)采樣率整數(shù)倍處出現(xiàn)虛假信號(hào)，其特點(diǎn)是頻域位置固定。增益誤差和時(shí)間偏差產(chǎn)生虛假信號(hào)位置均出現(xiàn)在整數(shù)倍采樣頻率輸入信號(hào)頻率

21、處，所不同的是時(shí)間偏差造成的虛假信號(hào)幅度是輸入信號(hào)頻率的單調(diào)增函數(shù)，這也就意味著高頻信號(hào)被采樣時(shí)，很小的時(shí)間偏差都會(huì)造成不可忍受的虛假信號(hào)。比方采樣率200MHz 的雙通道ADC要獲得70dB 的虛假信號(hào)抑制，時(shí)間誤差必須控制在1ps 內(nèi)。所以，時(shí)間偏差Skews是制約TIADCs實(shí)際應(yīng)用的瓶頸。另外，上述三種誤差略微與頻率有關(guān)，因此全頻段的誤差實(shí)時(shí)精細(xì)校正將十分困難，一般處理方法均認(rèn)為他們?cè)谌l段范圍內(nèi)為常數(shù)。除此之外，還有一類時(shí)間誤差，主要由時(shí)鐘供應(yīng)芯片提供的時(shí)鐘隨機(jī)抖動(dòng)和ADC芯片采樣孔徑不確定性造成的時(shí)鐘抖動(dòng)Jitters，綜合表現(xiàn)為在每一片ADC采樣時(shí)鐘不同的固定時(shí)間偏差根底上加上隨

22、機(jī)抖動(dòng)。一般認(rèn)為Jitters符合零均值的均勻分布，其最終影響結(jié)果和ADC量化誤差一樣，造成TIADCs的頻譜噪聲基底略有升高。利用上述分析結(jié)果，一種隨機(jī)化采樣的思想應(yīng)運(yùn)而生。假定TIADCs由多片ADC構(gòu)成，ADC的時(shí)間偏差固定且多片誤差滿足在一定范圍內(nèi)呈現(xiàn)零均值的均勻分布特性。按測(cè)量得到的時(shí)間偏差對(duì)各ADC排序，形成最終采樣順序中時(shí)間偏差隨機(jī)分布，將虛假信號(hào)的能量擴(kuò)散到整個(gè)頻域，從而使得虛假信號(hào)峰值顯著下降。由于該方法擴(kuò)譜效果直接與時(shí)間偏差的隨機(jī)化程度有關(guān)，所以適合于通道數(shù)較多的TIADCs方案，但該方法增加了模擬高速切換開關(guān)及高速控制局部，隨著通道數(shù)增加，采樣率自然升高，系統(tǒng)的可靠性將下

23、降。從數(shù)學(xué)角度來(lái)分析，因內(nèi)插濾波為采樣的逆過(guò)程而成為對(duì)采樣信號(hào)精確重構(gòu)方案的自然選擇。雖然數(shù)學(xué)上采樣信號(hào)可以完全重構(gòu)，但是Sa(x)具有非因果不可實(shí)現(xiàn)性。假設(shè)采用有限精度逼近，要滿足高精度的信號(hào)重構(gòu)，就會(huì)因?yàn)V波器抽頭過(guò)多一般考慮FIR,可以利用它的線性相位特性和無(wú)穩(wěn)定性問題等諸多有點(diǎn)而帶來(lái)龐大的運(yùn)算量，造成無(wú)法實(shí)時(shí)處理信號(hào)。通過(guò)對(duì)TIADCs系統(tǒng)及校正系統(tǒng)的工作原理分析，研究者將兩者等效為一個(gè)多速率系統(tǒng)。TIADCs系統(tǒng)建模為一理想ADC工作在總的高采樣頻率下，之后信號(hào)經(jīng)過(guò)有M個(gè)通道的分析濾波器組，校正網(wǎng)絡(luò)等效為M通道的綜合濾波器組，各ADC的誤差表達(dá)在對(duì)應(yīng)分析濾波器的幅相特性差異上，誤差校正

24、簡(jiǎn)化為多速率信號(hào)處理中推導(dǎo)精確信號(hào)重構(gòu)的條件及數(shù)學(xué)逼近問題。綜合濾波器可以采用參數(shù)化濾波器來(lái)實(shí)現(xiàn)，目前廣泛應(yīng)用的是FARROW結(jié)構(gòu)的參數(shù)化濾波器，它數(shù)學(xué)上相當(dāng)于函數(shù)的多項(xiàng)式逼近，而濾波器結(jié)構(gòu)中僅變動(dòng)需要調(diào)節(jié)的參數(shù)多組FIR濾波器為定系數(shù)，僅之間的連接參數(shù)變化，不僅控制直觀，而且可靠性和精度都可以保證。實(shí)際上，TIADCs誤差校正可以分成兩大局部，即誤差參數(shù)測(cè)量和校正局部。理想的情況是兩局部合二為一，采用凸函數(shù)最優(yōu)化方法能夠解決上述問題，但前提是能夠?qū)懗瞿繕?biāo)函數(shù)。遺憾的是，在TIADCs系統(tǒng)中時(shí)間誤差參數(shù)與接收信號(hào)為非線性函數(shù)關(guān)系，且采用一般信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的參考信號(hào)，其初始相位不可知。于是就出現(xiàn)

25、了大量的線性逼近方法和相關(guān)研究文獻(xiàn)，例如典型的一階泰勒級(jí)數(shù)展開方法。上述方法不得不在運(yùn)算量和精度之間做折中考慮，另外，還隱含收斂性問題。于是又出現(xiàn)了一些參數(shù)盲估計(jì)方法，例如利用TIADCs總體采樣時(shí)間偏差呈現(xiàn)周期性，采用輸出信號(hào)循環(huán)自相關(guān)來(lái)度量寬平穩(wěn)輸入信號(hào)在采樣時(shí)的失配誤差，從而構(gòu)造出約束凸優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)。然而由于缺乏信號(hào)先驗(yàn)知識(shí)，該方法收斂速度很慢，對(duì)統(tǒng)計(jì)特性變化較快的信號(hào)和短數(shù)據(jù)信號(hào)例如脈沖雷達(dá)信號(hào)不能有好的校正效果，該方法僅適于離線校正。另外對(duì)于像典型的具有線譜特性的正弦信號(hào)，本身就表現(xiàn)為周期平穩(wěn)性，那么該方法因?qū)捚椒€(wěn)輸入假設(shè)不成立而失效?？傮w而言，TIADCs通道時(shí)間偏差的誤差校正屬

26、于非線性問題，其間又參雜了多速率信號(hào)處理方面的信號(hào)混疊問題，從筆者能夠得到主要參考文獻(xiàn)來(lái)看，近年來(lái)發(fā)表在IEEE Trans.上的文獻(xiàn)不多，說(shuō)明針對(duì)特定情況下的校正方法和離線校正方法已經(jīng)趨于成熟，新的在線校正方法和寬松條件下的普遍適用的方法還有待進(jìn)一步研究。5.體會(huì)與思考4個(gè)月的時(shí)間漫長(zhǎng)而又短暫。4個(gè)月，遠(yuǎn)離故土與親人，漫漫長(zhǎng)夜，難以成眠。4個(gè)月，彈指一揮間，在人生路上，它又是那樣的短暫，轉(zhuǎn)瞬即逝。4個(gè)月的時(shí)間，我希望學(xué)習(xí)的是中科大的學(xué)習(xí)和科研方法，體會(huì)的是國(guó)內(nèi)一流大學(xué)的大家風(fēng)范和樸實(shí)作風(fēng)。思考的是如何結(jié)合自身特點(diǎn)搞好科研，完成一篇出色的博士論文。其中體會(huì)最深的有三點(diǎn)：1)、知識(shí)的保鮮將越來(lái)越

27、重要。隨著信息社會(huì)和學(xué)習(xí)型社會(huì)的迅猛開展，在學(xué)校所學(xué)到的知識(shí)落后、過(guò)時(shí)的速度將越來(lái)越快，人們需要不斷學(xué)習(xí)新知識(shí)，需要不斷獲取那些up-to-date的知識(shí)，進(jìn)行終身學(xué)習(xí)。2)、既要低頭拉車，更要抬頭看路。讓信息科學(xué)成為思維的哲學(xué)，堅(jiān)持創(chuàng)新理念。首先，付出永遠(yuǎn)是第一位的，只要努力了終會(huì)有回報(bào)。多動(dòng)手，多付出，多總結(jié)。搞學(xué)術(shù)是老老實(shí)實(shí)的事情，來(lái)不得半點(diǎn)虛假；科研過(guò)程需要細(xì)化，每一步都要有一定的思考和評(píng)價(jià)；學(xué)術(shù)又是日積月累的功夫，來(lái)不得一絲急躁。其次，要憑借寬廣堅(jiān)實(shí)的數(shù)理根底，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，樹立信息學(xué)科特有的創(chuàng)新理念。要有敢于創(chuàng)新的超前理念和嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)精神。敢于面對(duì)競(jìng)爭(zhēng)和挑戰(zhàn)，坦

28、然面對(duì)失敗和挫折，勇于負(fù)責(zé)和擔(dān)當(dāng)?？蒲猩先绱耍鋈艘彩沁@樣，只有不懈努力，才能抓住機(jī)遇，獲得成功。3、學(xué)會(huì)溝通，處理好人際關(guān)系。學(xué)會(huì)使用平和的方法化解矛盾，營(yíng)造好的人際環(huán)境是事業(yè)開展的根本條件之一。專業(yè)素質(zhì)固然不可缺少，但是綜合素質(zhì)同樣重要。與人溝通，組織協(xié)調(diào)，讓別人認(rèn)可你，這同樣是科研中不可缺少的重要素養(yǎng)。團(tuán)隊(duì)精神在今天的科學(xué)研究中至關(guān)重要，只有善于和別人合作，才能做出一定的成績(jī)，交流中碰撞出思路火花，討論中孕育著新的成果。4個(gè)月的時(shí)間，我在學(xué)習(xí)中收獲知識(shí)，我在體會(huì)與思考中進(jìn)步。追求卓越，拒絕平庸。我期待以后的日子會(huì)有更多收獲。6.參考文獻(xiàn)1. 黃知濤,周一宇,姜文利.循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)處理與應(yīng)用

29、M:科學(xué)出版社, 2006.2. 張發(fā)啟.盲信號(hào)處理及應(yīng)用M: 西安電子科技大學(xué)出版社,2006.3. (美)范特里斯 著,張其善,毛士藝,周蔭清 譯. 檢測(cè)估計(jì)和調(diào)制理論 (卷I檢測(cè)估計(jì)和線性調(diào)制理論)M.電子工業(yè)出版社, 2007. 4. (美)惠倫等著,王德石等譯.噪聲中的信號(hào)檢測(cè)(2)M:電子工業(yè)出版社,2006 5. 葉中付.統(tǒng)計(jì)信號(hào)處理M:中科大出版社,2021. 6. 沈鳳麟,葉中付,錢玉美.信號(hào)統(tǒng)計(jì)分析與處理M:中國(guó)科技大學(xué)出版社,2001.7. (美) Lawrence A. Klein著,戴亞平,劉征,郁光芒 譯.多傳感器數(shù)據(jù)融合理論及應(yīng)用M:北京理工大學(xué)出版社,2004.

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