第44卷增刊 原 子 能 科 学 技 术 V ol. 44, Suppl. 2010年9月 Atomic Energy Science and Technology Sep. 2010
收稿日期：2010-06-13；修回日期：2010-08-16
高能γ光子成像针孔准直器的
解析设计方法
代秋声
（中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所，江苏 苏州 215163）
摘要：在对高辐射环境进行射线源分布成像时，需要为γ相机设计专门的用于高能γ光子成像的针孔准直器。为了简化针孔准直器的设计过程，使用几个新的解析公式来描述准直器各参数与性能间的关系。首先，采用解析方法推导了更通用的有效孔径公式、角分辨率公式和几何相对效率公式；然后，与采用蒙特卡罗方法模拟计算得到的数值进行比较。结果表明，解析方法提供的计算结果在一定范围内准确可靠。因此，本工作使用的针孔准直器解析设计方法简单方便，物理图像清晰，具有一定的实用价值。 关键词：高能γ光子成像；针孔准直器；解析公式
中图分类号：TL816.9；TL942.2 文献标志码：A 文章编号：1000-6931（2010）S0-0631-05
Analytical Design Method of Pinhole Collimator
for High-Energy γ Photon Imaging
DAI Qiu-sheng
（Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology , Chinese Academy of Sciences , Suzhou 215163, China ）
Abstract: The pinhole collimator of gamma camera dedicated to high-energy gamma photon imaging needs special design when placed in high radiation environments for ray source distribution imaging. To simplify the design procedure of pinhole collimator, we introduced some new analytic formulas to describe the relation between parameters and properties. First, the formulas of effective aperture, angle resolution and relative geometric efficiency were deduced by analytical method, and then compared with Monte-Carlo method. The results show that the value provided by analytical method is reliable. Therefore, the analytical design method we introduced for pinhole collimator is simple and useful.
Key words: high-energy γ photon imaging ；pinhole collimator ；analytic formula
在对退役的核设施、放射性废物进行处理时，或者在其它高辐射环境中从事相关工作时，需要对环境中的放射性物质分布情况进行成像，为人们采取进一步的行动提供决策依据。由于在这样的环境中，放射性材料的活度高、
分布区域广，因此适合采用针孔准直器进行成像，提供大的视野[1]。然而，这些放射性材料所释放的γ光子大多能量很高，所以需要使用经过特别设计的针孔准直器，以满足实际工作环境的需要。
632 原子能科学技术 第44卷
针孔准直器设计一般有两种方法：一是解析方法，其特点是参数间的物理关系清晰，简单方便，但精度不高；二是蒙特卡罗方法[2-4]，其特点是准确可靠，但计算量大，费时。通常是将两种方法结合起来，使用解析方法确定针孔参数的取值范围，然后采用蒙特卡罗方法进行优化设计，挑选最优参数。
本工作将介绍用于高能γ光子成像的针孔准直器的解析设计方法，给出相关的解析计算公式，可为优化设计提供初始参数。
1 解析方法
对于针孔平面成像（图1），Anger [5]给出了如下空间分辨率公式和效率公式来描述针孔准直器的性能：
c R （1）
23eff pin 2
cos 16d θg z ＝
（2）
其中：
eff d （3） 式中：d eff 为刀口型针孔准直器的有效孔径，用
于等效透射的γ光子对投影光斑的贡献；d 为针孔几何直径；α为准直器张角；θ为入射角；μ为相应能量下的线性衰减系数；M ＝f /z 为放大倍数，z 为物距，即点源在针孔轴线上的垂直投影到针孔中心的距离，f 为焦距，即针孔中心到探测器平面的距离；R i 为探测器内在分辨率。
式（3）适用于针孔轴线区域。
为了减少高能γ光子在针孔边沿的透射和散射，钝口型针孔准直器设计方案被提出[6]。该设计将针孔边沿抹平，使得孔深非0（图1），从而大幅增加了对透射和散射光子的吸收。但式（3）只适用于刀口型针孔准直器，而无法应用于钝口型针孔准直器。因此，需要提出1个更通用的有效孔径公式。 1.1 有效孔径公式
下面推导钝口型针孔准直器的有效孔径公式。所谓有效孔径就是将透射光子的份额折算成几何直射时所对应的几何孔径。现假设分布均匀的平行束γ射线沿针孔轴线入射针孔准直器（图2），根据射线的衰减公式，γ射线经过
针孔几何孔径到达探测器的概率为1，而穿过准直器到达探测器的概率w 则为：
w ＝e －
μx
（4）
其中：μ为准直器所用材料的线性吸收系数；x 为γ射线在准直器中穿行的距离。
图1 γ光子通过针孔准直器示意图
Fig. 1 Scheme of γ photon through pinhole collimator
h 为钝口型针孔准直器的孔深
因此，透射部分的等效面积为：
1
2tan tan 2
2π+e d 2x h d S x x μββ?+∞?Δ∫＝（）＝
πe tan +tan +tan 4μh
22h μd βμμββ???????
（
）（5） 其中：β＝α/2。
则总面积为：
2total πe +((+tan )+4
μh
S S S d μβ?Δ＝＝
2e (2(1)e 1)(tan ))μh
h
μh μ
μβ?+- （6）
令：
e tan 2
μh α
d μ?Δ＝ （7） 则式（6）可表示为：
22total π
(()(2(1)e 1))4
h S d d μh d μΔ+Δ＝++- （8）
当d >>Δd 时，上式可近似简化为：
2total main π4
S S d d Δ≈＝（+） （9） 因此，有效孔径可以表示为：
d eff ＝d +Δd （10）
根据式（7）和式（10）可知，有效孔径可分为几何孔径与等效增量两部分，其中的等效增量部分主要与针孔张角、材料和孔深有关，
增刊 代秋声：高能γ光子成像针孔准直器的解析设计方法 633
而与几何孔径没有直接的关系。该式也是只适用于针孔轴线区域。
图2 有效孔径积分计算示意图 Fig. 2 Integral calculation of effective aperture
1.2 角分辨率公式
由于是对大视野的场景成像，采用角度分辨来表征γ相机的性能参数比空间分辨更合适，因此对式（1）进行变换得：
c
R z ＝ （11） 设tan φ＝R c /z
，则可分辨的角度为：
φ＝ （12）
当M <<1
时，则：
φ≈ （13）
这说明大视野针孔γ相机的角度分辨率主要由针孔的有效孔径、焦距和探测器的内在分辨率共同决定。因此，针孔准直器的设计是非常重要的一环。
1.3 几何相对效率公式
在针孔成像的理论中，我们是利用直射部分的γ光子作为有用信号来实现成像的，透射和散射部分的γ光子被作为噪声进行处理，因此，准确知道直射部分γ光子的效率非常重要。对于1个孔径为d 、孔深为h 的针孔准直器，当γ光子的入射角大于0°时，在光子的入射方向上，针孔的有效几何面积不再是πd 2/4，而是在投影后变小，其几何形状就是两个圆投影后形成的椭圆重叠的部分（图3）。由于受孔深h 的限制，γ光子的最大入射角为θmax ＝arctan （d /h ）。
对重叠的部分进行积分，其值与入射角为0时几何面积πd 2/4的比值就是该入射角下直射部分γ光子的相对效率，即：
project 2arcsin cos sin πhk S k θθd
??＝（） （14）
其中：k θ为入射角。 式（14）反映了入射角度对直射部分γ
光子
的影响。
图3 入射角度非0时钝口型针孔在入射方向的投影
Fig. 3 Projection of keel-edge pinhole
at non-zero incidence angle
2 Monte-Carlo 方法检验
在解析方法中，效率公式和角分辨率公式都要用到有效孔径，而有效孔径公式是经过近似得到，为了检验它的准确程度，建立了1个物理模型，采用蒙特卡罗方法模拟其在不同孔深下的点源投影，计算其效率。模型如下：针孔材料为钨，张角30°，孔径3 mm ，焦距10 cm ，孔深则依次选取0、1、2和3 mm ，探测器是用阵列C s I 晶体耦合位置灵敏光电倍增管（PSPMT ）构成。阵列CsI 晶体单元的尺寸是1.0 mm×1.0 mm×10 mm ，晶体的有效面积为 60 mm×60 mm 。点源位于针孔轴线，距离针孔中心100 cm ，γ光子的能量为662 keV ，跟踪的γ光子数为1×109。
3 结果与讨论
剔除探测器探测效率的影响，经过校正后针孔准直器探测效率的蒙特卡罗模拟计算结果示于图4。从图4可看出，由式（8）计算得到的直射和透射的效率曲线与蒙特卡罗方法得到的结果完全一致，而由式（9）计算得到的效率则系统性的偏小，且其偏差随着孔深的增加而增大。
634 原子能科学技术 第44卷
为了量化式（9）的偏差程度，令η＝ （S total －S main ）/S total ，作η与h 间的关系曲线（图5）。从图5可看出，η并非随
h 的增加一直增加，而是达到一最大值又逐渐减小，而且其最大值也随着几何孔径的增大而减小。因此，式（7）作为有效孔径的等效增量表达式在一定的近似范围内是可靠的。
图
4 蒙特卡罗模拟计算结果与解析结果的关系曲线
Fig. 4 Results of Monte-Carlo method and
analytical method
图5 用有效孔径计算效率时的相对偏差曲线
Fig. 5 Relative error of efficiency
with effective pinhole
下面用上述解析公式研究针孔准直器各参数对针孔成像性能的影响。
图6是由式（7）得到的有效孔径等效增量与各参数的关系曲线。针孔材料选用钨，入射γ光子的能量为0.6 MeV 和1.25 MeV 。从图6中可看出，等效增量非常显著，不可忽略。等效增量随着入射γ光子能量的增加而增加，随着针孔准直器张角的增加而增加，随着孔深的减小而增加。
图7是由式（14）得到的在不同孔深、不同入射角度下直射部分的相对效率曲线，几何
孔径为3 mm 和4 mm 。
从图7可看出，随着孔深和入射角度的增加，其直射部分的效率下降很快，这将使得探测器中心和边缘区域的信噪比相差很大；而增加几何孔径，则可以减缓下降速度。
图6 有效孔径中的等效增量与各参数的关系曲线
Fig. 6 Equivalent increment in efficient aperture curves
with different parameters
光子能量：a——0.6 MeV ；b——1.25 MeV
图7 不同孔深的针孔准直器不同入射角度的
直射部分相对效率曲线
Fig.7 Relative efficiency of direct part
of pinhole collimator with different channel heights
under different incidence angles
a——d ＝3 mm ；b——d ＝4 mm ，
以0°入射角归一
根据γ光子成像的信道模型，成像系统的性能将随着信噪比的降低而降低。当探测器边缘的信噪比较差时，将无法达到其中心区域的角度分辨率，从而影响整个成像系统的性能。因此，边缘的相对效率最好不要小于50%。这就有效限制了孔径、孔深和张角的选择范围。
增刊代秋声：高能γ光子成像针孔准直器的解析设计方法 635
从上述分析可看出，在设计针孔准直器时，除选用高线性吸收系数的材料外，准直器的张角宜小，而针孔的孔深则要根据几何孔径和针孔张角的具体数值综合考虑后决定。
用于高能γ光子成像的针孔准直器的整个设计思路为：根据式（13）可知，有效孔径和探测器内在分辨率在决定成像系统角度分辨率的权重相等，因此，首先根据探测器的内在分辨率和尺寸以及预期的角度分辨率选择合适的焦距，确定准直器的张角，然后根据预期的角度分辨率计算有效孔径，确定几何孔径和孔深的大致范围，最后通过蒙特卡罗方法计算在面源入射的条件下，几何孔径所对应的哪种孔深厚度使得透射和散射的份额最小，进而挑出最优结果[4]。
4 结论
本工作提供的解析公式能够清晰反映针孔准直器各参数对针孔成像性能的影响，并且在一定的误差范围内准确可靠，可为针孔准直器的设计提供理论依据，并为进一步的优化设计提供初值。
参考文献：
[1]DURRANT P T, DALLIMORE M, JUPP I D, et al.
The application of pinhole and coded aperture
imaging in the nuclear environment[J]. Nuclear
Instruments and Methods in Physics Research A,
1999, 422: 667-671.
[2]SONG T Y, CHOI Y, CHUNG Y H, et al.
Optimi-zation of pinhole collimator for small
animal SPECT using Monte Carlo simulation[J].
IEEE Trans Nucl Sci, 2003, 50: 327-332.
[3]van der HAVE F, BEEKMAN F J. Penetration,
scatter and sensitivity in channel micro-pinholes for
SPECT: A Monte Carlo investigation[J]. IEEE
Trans Nucl Sci, 2006,53:2 635-2 645.
[4]代秋声，漆玉金. 高分辨micro-SPECT成像系统
针孔准直器的优化设计[J]. 原子能科学技术，
2008，42（6）：535-539.
DAI Qiusheng, QI Yujin. Optimized design of
pinhole collimator for high-resolution micro- SPECT system [J]. Atomic Energy Science and
Technology, 2008, 42 (6): 535-539(in Chinese). [5]ANGER H O. Radioisotope cameras in instrumenta-
tion in nuclear medicine: Vol. 1[M]. New York:
Academic, 1967: 485-552.
[6]SMITH M F, JASZCZAK R J, WANG H. Pinhole
aperture design for 131I tumor imaging[J]. IEEE
Trans Nucl Sci, 1997, 44: 1 154-1 160.
通信电子课程设计实验报告 课程名称振幅调制器的设计 专业通信工程 班级 学号 姓名 指导教师 2015年7月12日
目录 一、项目概述 1.1引言-------------------------------------------------------3 1.1 项目简介---------------------------------------------------3 1.2 任务及要求-------------------------------------------------4 二、项目实施过程 2.1 MC1496部结构及原理---------------------------------------4 2.2原理设计容------------------------------------------------6 2.2.1普通调幅电路设计---------------------------------------6 2.2.2抑制载波的双边带调幅 ----------------------------------7 2.2.3普通调幅与载波被抑制双边带调幅波的区别-----------------8 2.3元件参数设计-------------------------------------------------8 三、结果分析 3.1调幅电路工作过程--------------------------------------------10 3.2调幅电路实验结果--------------------------------------------12 3.2.1 AM普通调幅调制波形输出-------------------------------12 3.2.2 DSB载波被抑制双边带调幅波形输出----------------------13 3.2.3 信号源的输出------------------------------------------13 四、项目总结-------------------------------------------------------14 五、相关介绍-------------------------------------------------------15 六、参考文献-------------------------------------------------------16 七、附录-----------------------------------------------------------16
1.设计要求 AM和DSB振幅调制器的设计 设计要求：用模拟乘法器设计一个振幅调制器，使其能实现AM和DSB信号调制。 主要指标： 1. 载波频率：465KHz 正弦波 2. 调制信号：1KHz 正弦波 3.输出信号幅度：≥3V（峰-峰值）无明显失真 2.原理分析 2.1振幅调制产生原理 所谓调制，就是在传送信号的一方将所要传送的信号附加在高频振荡上，再由天线发射出去。这里高频振荡波就是携带信号的运载工具，也叫载波。振幅调制，就是由调制信号去控制高频载波的振幅，直至随调制信号做线性变化。在线性调制系列中，最先应用的一种幅度调制是全调幅或常规调幅，简称为调幅（AM）。为了提高传输的效率，还有载波受到抑制的双边带调幅波（DSB）和单边带调幅波（SSB）。在频域中已调波频谱是基带调制信号频谱的线性位移；在时域中，已调波包络与调制信号波形呈线性关系。 2.2标准调幅波（AM）产生原理 调制信号是只来来自信源的消息信号（基带信号），这些信号可以是模拟的，亦可以是数字的。为首调制的高频振荡信号可称为载波，它可以是正弦波，亦可以是非正弦波(如周期性脉冲序列)。载波由高频信号源直接产生即可，然后经过高频功率放大器进行放大，作为调幅波的载波，调制信号由低频信号源直接产生，二者经过乘法器后即可产生双边带的调幅波.工作原理如框图所示。 基带调制信号 乘法器加法器标准调制波
设载波信号的表达式为： 调制信号的表达式为： 则调幅信号的表达式为： 式中，m ——调幅系数，m= 标准调幅波示意图如下： 由图可见，调幅波中载波分量占有很大比重，因此信息传输效率较低，称这种调制为 有载波调制。为提高信息传输效率，广泛采用抑制载波的双边带或单边带振幅调制。 高频载波 t Ucm t uc ω cos )(=t m U t u ΩΩ=Ωcos )(t t m ucm t uo ωcos )cos 1() (Ω+=t t Ucmma t t Ucmma t Ucm )cos(cos 2 1 )cos(cos 2 1 cos Ω-+Ω++=ωωωωωUcm Um
自适应均衡算法LMS研究 一、自适应滤波原理与应用 所谓自适应滤波器，就是利用前一时刻已获得的滤波器参数等结果，自动地调节现时刻的滤波器参数，以适应信号和噪声未知的或随时间变化的统计特性，从而实现最优滤波。根据环境的改变，使用自适应算法来改变滤波器的参数和结构。 1.1均衡器的发展及概况 均衡是减少码间串扰的有效措施。均衡器的发展有史已久，二十世纪60年代前，电话信道均衡器的出现克服了数据传输过程中的码间串扰带来的失真影响。但是均衡器要么是固定的，要么其参数的调整是手工进行。1965年，Lucky在均衡问题上提出了迫零准则，自动调整横向滤波器的权系数。1969年，Gerhso和Porkasi，Milier分别独立的提出采用均方误差准则(MSE)。1972年，ungeboekc将LMS算法应用于自适应均衡。1974年，Gedard 在kalmna滤波理论上推导出递推最小均方算法RLS(Recursive least-squares)。LMS类算法和RLS类算法是自适应滤波算法的两个大类。自适应滤波在信道均衡、回波抵消、谱线增强、噪声抑制、天线自适应旁瓣抑制、雷达杂波抵消、相参检测、谱估计、窄带干扰抑制、系统辨识、系统建模、语音信号处理、生物医学、电子学等方面获得广泛的应用。 1.2均衡器种类 均衡技术可分为两类：线性均衡和非线性均衡。这两类的差别主要在于自适应均衡器的输出被用于反馈控制的方法。如果判决输出没有被用于均衡器的反馈逻辑中，那么均衡器是线性的；如果判决输出被用于反馈逻辑中并帮助改变了均衡器的后续输出，那么均衡器是非线性的。
LMS RLS 快速RLS 平方根RLS 梯度RLS LMS RLS 快速RLS 平方根RLS 梯度RLS LMS RLS 快速RLS 平方根RLS 算法图1.1 均衡器的分类 1.3自适应算法LMS算法 LMS算法是由widrow和Hoff于1960年提出来的,是统计梯度算法类的很重 要的成员之一。它具有运算量小,简单,易于实现等优点。 LMS算法是建立在Wiener滤波的基础上发展而来的。Wiener解是在最小均方误差(MMSE)意义下使用均方误差作为代价函数而得到的在最小误差准则下的最优解。因其结构简单、稳定性好,一直是自适应滤波经典有效的算法之一,被广泛应用于雷达、通信、声纳、系统辨识及信号处理等领域。 1.3.1 MSE的含义 LMS 算法的推导以估计误差平方的集平均或时平均（即均方误差，MSE）为基础。下面先介绍MSE的概念。 设计一个均衡系统如下图所示：
湘南学院课程设计 课程名称通信原理 系别：计算机科学系 专业班级：通信一班 学号： 06 02 36 26 29 姓名：肖雅青、许芬、蒋小松、杨潜、杨志 题目：基于Matlab的2FSK调制及仿真 完成日期： 2010年 12月 31日 指导老师：王鲁达 2010年 12月31 日
目录 1、设计题目 (3) 2、设计原理 (3) 3、实现方法 (4) 4、设计结果及分析 (7) 5、参考文献 (10)
Ⅰ.设计题目 基于Matlab 的2FSK 调制及仿真 Ⅱ.设计原理 数字频率调制又称频移键控，记作FSK ；二进制频移键控记作2FSK 。 2FSK 数字调制原理： 1、2FSK 信号的产生： 2FSK 是利用数字基带信号控制在波的频率来传送信息。例如，1码用频率f1来传输，0码用频率f2来传输，而其振幅和初始相位不变。故其表示式为 {) cos()cos(211 2 2 )(θωθω?++=t A t A FSK t 时 发送时 发送"1""0" 式中，假设码元的初始相位分别为1θ和2θ；112f π=ω和222f π=ω为两个不同的码元的角频率；幅度为A 为一常数，表示码元的包络为矩形脉冲。 2FSK 信号的产生方法有两种： （1）模拟法，即用数字基带信号作为调制信号进行调频。如图1-1（a ）所示。 （2）键控法，用数字基带信号)(t g 及其反)(t g 相分别控制两个开关门电路，以此对两个载波发生器进行选通。如图1-1（b ）所示。 这两种方法产生的2FSK 信号的波形基本相同，只有一点差异，即由调频器产生的2FSK 信号在相邻码元之间的相位是连续的，而键控法产生的2FSK 信号，则分别有两个独立的频率源产生两个不同频率的信号，故相邻码元的相位不一定是连续的。 (a) (b) 图1-1 2FSK 信号产生原理图 由键控法产生原理可知，一位相位离散的2FSK 信号可看成不同频率交替发送的两个2ASK 信号之和，即
电子信息工程学院 《DSP技术及应用》课程设计报告 题目：自适应均衡器的设计 专业班级：通信工程专业10级通信B班 二〇一三年六月十日 目录 一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、设计原理及方案 (2) 四、软件流程 (3)
五、调试分析 (9) 六、设计总结 (10) 七、参考文献 (10)
设计目的 通过本学期课程的学习，我们主要对数字信号系统的通信原理、传输机制等有了深入的了解。而实践性的课程设计能够起到提高综合运用能力，提高实验技术，启发创造新思想的效果。我们小组此次课程设计是自适应均衡器设计，通过查找资料，我们了解到在一个实际的通信系统中，由于多径传输、信道衰落等影响，在接收端也会产生严重的码间串扰。串扰造成严重影响时，必须对整个系统的传递函数进行校正,使其接近无失真传输条件。为了提高通信系统的性能，一般在接收端采用均衡技术。由于信道具有随机性、时变性，因此我们设计自适应均衡器，使其能够实时地跟踪无线通信信道的时变特性，根据信道响应自动调整滤波器抽头系数。 图1 公式1 我们决定使用的LMS 算法是目前使用很广泛的自适应均衡算法，同时我们按照查找 资料、系统设计、仿真实现、结果优化这一流程进行。不仅使我们进一步巩固了课程知识，也提高了我们分析问题、解决问题的能力。 二、设计要求 1、熟练掌握自适应滤波器的原理和LMS 算法的理论知识； 2、学会运用matlab 软件，生成并对该信号进二进制序列信号和正弦信号，并模拟一个码间串扰信道，使信号通过码间串扰信道，之后对其进行加噪处理。比较经过均衡器和未经均衡的效果随信噪比的变化。 3、完成以二进制序列信号和正弦信号为输入信号设计自适应均衡器的基础上，实现改变LMS 算法的步长进而改变自适应均衡器的抽头系数来观察信号的均方误差随步长的变化。 4、完成对归一化LMS 算法的研究，使经过信道的信号通过可以自定义NLMS 算法次数的自适应均衡器，观察信号的均方误差的变化曲线。 5、完成声音信号的采集，研究声音信号的时域波形和频域波形，对声音信号分别加高频噪声和通过模拟信道，使处理过的信号通过巴特沃斯滤波器和自适应均衡器，分析均衡器的效果。 6、组员之间相互协助，共同完成系统设计。 7、通过对自适应均衡器的设计，提高对通信原理及数字信号处理课程中所学知识的实际运用能力，以及对matlab 软件的操作能力。 设计原理及方案 1、原理图 '2()s i S i H w T T π+=∑ ||S w T π≤
用LMS算法实现自适应均衡器的MATLAB程序用LMS算法实现自适应均衡器 考虑一个线性自适应均衡器的原理方框图如《现代数字信号处理导论》p.275 自适应均衡器应用示意图。随机数据产生双极性的随机序列x[n]，它随机地取+1 和-1。随机信号通过一个信道传输，信道性质可由一个三系数FIR滤波器刻画，滤波器系数分别是0.3，0.9，0.3。在信道输出加入方差为σ平方高斯白噪声，设计一个有11个权系数的FIR结构的自适应均衡器，令均衡器的期望响应为x[n-7],选择几个合理的白噪声方差σ平方(不同信噪比)，进行实验。 用LMS算法实现这个自适应均衡器，画出一次实验的误差平方的收敛曲线，给出最后设计滤波器系数。一次实验的训练序列长度为500。进行20次独立实验， 画出误差平方的收敛曲线。给出3个步长值的比较。 1. 仿真结果: 1
2
3
4
用LMS算法设计的自适应均衡器系数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 序 号 0.0383 -0.0480 0.0565 -0.1058 0.2208 -0.5487 1.4546 -0.5681 0.2238 -0.0997 0.0367 20 次 -0.0037 0.0074 -0.0010 -0.0517 0.1667 -0.5112 1.4216 -0.5244 0.1668 -0.0597 0.0164 1 次 结果分析: 观察三个不同步长情况下的平均误差曲线不难看出，步长越小，平均误差越小，但收敛速度越慢，为了好的精度，必然牺牲收敛速度;当降低信噪比时，尽管20次平均仍有好的结果，但单次实验的误差曲线明显增加，这是更大的噪声功率对随机梯度的影响。 5 附程序:
AM振幅调制解调器的设计与仿真 目录 1.课程设计的目的 (2)
2.课程设计的内容 (2) 3.课程设计的原理 (2) 4.课程设计的步骤或计算 (4) 5.课程设计的结果与结论 (8) 6.参考文献 (9) 一．课程设计的目的 目的：通过课程设计，使学生加强对高频电子技术电路的理解，学会查寻资料﹑方案比较，以及设计计算等环节。进一步提高分析解决实际问题的能力，创造一个动脑动手﹑独立开展电路实验的机会，锻炼分析﹑解决高频电子电路问题的实际本领，真正实现由课本知识向实际能力的转化；通过典型电路的设计与制作，加深对基本原理的了解，增强学生的实践能力。
二. 课程设计的内容 1、 AM振幅调制解调器的设计 （1）AM振幅调制解调器的设计 设计要求：用模拟乘法器MC1496设计一振幅调制器，使其能实现AM信号调制主要指标：载波频率：15MHz 正弦波调制信号：1KHz 正弦波 输出信号幅度：大于等于5V（峰峰值）无明显失真 （2）AM信号同步检波器 设计要求：用模拟乘法器MC1496设计一AM信号同步检波器 主要指标：输入AM信号：载波频率15MHz 正弦波，调制信号：1KHz 正弦波，幅度大于1V，调制度为60%。输出信号：无明显失真，幅度大于5V。 三. 课程设计原理
1. MC1496模拟乘法器 MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路和引脚如下图(a)(b)所示。其中VT1,VT2与VT3,VT4组成双差分放大器，VT5,VT6组成的单差分放大器用以激励VT1～VT4。VT7、VT8及其偏置电路组成差分放大器、的恒流源。引脚8与10接输入电压UX，1与4接另一输入电压Uy，输出电压U0从引脚6与12输出。引脚2与3 外接电阻RE，对差分放大器VT5、VT6 产生串联电流负反馈，以扩展输入电压Uy的线性动态范围。引脚14为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电使），引脚5外接电阻R5。用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。 MC1496的内部电路图及引脚电路 2. 振幅调制 振幅调制是使载波信号的峰值正比于调制信号的瞬时值的变换过程。通常载
高频电子线路课程设计 题目基极振幅调制器的设计与实现 系 (部) 班级 姓名 学号 指导教师 20XX 年 7 月 8 日至 7 月 12 日共 1 周
高频电子线路课程设计任务书
课程设计成绩评定表
目录
前言 目前，随着电子信息技术的快速发展，为了将低频信号有效地辐射出去为了使发射与接收效率碌在发射机与接收机方面部必须采用天线和谐振回路。但语言、音乐图像信号等的频率变化范围如果直接发射音频信号财发射机将工作于同一频率范围。这样接收机将同时收到许多不同电台的节目无法加以选择。克服以上的困难必须利用高频振荡将低频信号“附加”在高频振荡人这样就使天线的辐射效率提高尺寸缩小同时每个电台都工作于不同的载波颠串接收机可以调谐选择不同脉电台这就解除了上述的种种困难。 调幅是使高频载波信号的振幅随调制信号的瞬时变化而变化。也就是说，通过用调制信号来改变高频信号的幅度大小，使得调制信号的信息包含于高频信号之中，通过天线把高频信号发射出去，然后就把调制信号也传播出去了。这时候在接收端可以把调制信号解调出来，也就是把高频信号的幅度解读出来就可以得到调制信号了 调幅波的形成早期VHF 频段的移动通信电台大都采用调幅方式，由于信道衰落会使模拟调幅产生附加调幅而造成失真，目前已很少采用。调频调制在抗干扰和抗衰落性能方面优于调幅调制，对移动信道有较好的适应性。高频信号的幅度随着调制信号作相应的变化，这就是调幅波。由于高频信号的幅度很容易被周围的环境所影响。所以调幅信号的传输并不十分可靠。在传输的过程中也很容易被窃听，不安全。所以现在这种技术已经比较少被采用，但在简单设备的通信中还有采用。比如收音机中的AM波段就是调幅波，大家可以和FM波段的调频波相比较，可以看到它的音质和FM波段的调频波相比会比较差，原因就是它更容易被干扰。 所谓基极调幅，就是用调制信号电压来改变高频功率放大器的基极偏压，以实现条幅。其基本原理是，低频调制信号电压与直流偏压相串联。放大器的有效偏压等于这两个电压之和，它随着调制信号波形而变化。使三极管工作在欠压状态下，集电极电流的基波分量随着基极电压成正比变化。因此，集电极的回路输出高频电压振幅将随着调制信号的波形而变化，于是得到调幅波输出。
光调制器原理及设计
光调制器原理及设计 姓名：张歆怡 学号：20111101209 班级：物理1102
一、光调制器的原理 光调制器是高速、短距离光通信的关键器件，也是最重要的集成光学器件之一。光调制器按照其调制原理来讲，可分为电光、热光、声光、全光等，它们所依据的基本理论是各种不同形式的电光效应、声光效应、磁光效应、Franz-Keldysh效应、量子阱Stark效应、载流子色散效应等。其中电光调制器是通过电压或电场的变化最终调控输出光的折射率、吸收率、振幅或相位的器件，它在损耗、功耗、速度、集成性等方面都优于其他类型的调制器，也是目前应用最为广泛的调制器。在整体光通信的光发射、传输、接收过程中,光调制器被用于控制光的强度,其作用是非常重要的。光调制的目的是对所需的信号或被传输的信息进行包括“去背景信号、去噪声、抗干扰”在内的形式变换，从而使之便于处理、传输和检测。根据将信息加载到光波上的位置，可将调制类型分为两大类：一类是用电信号去调制光源的驱动电源；另一类是直接对广播进行调制。前者主要用于光通讯，后者主要用于光传感。简称为：内调制和外调制。根据调制方式，调制类型又有：1强度调制；2相位调制；3偏振调制；4频率和波长调制。 1.1强度调制 光强度调制是以光的强度作为调制对象，利用外界因素使待测的直流或缓慢变化的光信号转换成以某一较快频率变化的光信
号，这样，就可采用交流选频放大器放大，然后把待测的量连续测量出来。 1.2相位调制 利用外界因素改变光波的相位，通过检测相位变化来测量物理量的原理称为光相位调制。 光波的相位由光传播的物理长度、传播介质的折射率及其分布等参数决定，也就是说改变上述参量即可产生光波相位的变化，实现相位调制。 由于光探测器一般都不能感知光波相位的变化，必须采用光的干涉技术将相位变化转变为光强变化，才能实现对外界物理量的检测，因此，光相位调制应包括两部分：一是产生光波相位变化的物理机理；二是光的干涉。 1.3偏振调制 利用偏振光振动面旋转，实现光调制最简单的方法是用两块偏振器相对转动，按马吕斯定理，输出光强为 I=I0cos2α 其中：I0表示两偏振器主平面一致时所通过的光强；α表示两偏振器主平面间的夹角。 1.4频率和波长调制 利用外界因素改变光的频率或光的波长，通过检测光的频率或光的波长的变化来测量外界的物理量的原理，称为光的频率和波长调制。
MATLAB 环境下ISI 信道仿真及自适应均衡器设计程序说明 一、系统模型 二、ISI 信道仿真及LSM 算法自适应均衡器原理 1、发送端和接收端滤波器的级联和在采样瞬间时的信道可用等效的离散时间FIR 信道滤波器来表示，Xn={0.05 -0.063 0.088 -0.126 -0.25 0.9047 0.25 0 0.126 0.038 0.088}，n={-5,-4,…,5}。 2、基于MSE （均方准则）的均衡器抽头系数的自适应算法为： ^^1k k k k c c e y +=+? 其中^ k c 代表抽头系数向量的估值，?为迭代过程中的步长参数，k e 为误差信号，k y 代表在瞬时k 包含均衡器中2k+1接收信号值的行向量。 误差信号k e 表示为：k k k e a z =-；k z 为均衡器输出，k a 为已知信号序列。最初用一已知伪随机序列{k a }在信道上将这个自适应均衡器进行训练。在解调器端，均衡器用这个已知序列去调整它的系数，一旦初始调节完成，自适应均衡器就从一个训练模式切换到直接判决模式，这时：^k k k e a z =-，式中^k a 是检测器的输出。 为了确保收敛 和 在慢变化信道中好的跟踪能力，选择步长参数的一种经验公式是 15(21)R k P ?=+ 式中R P 代表接收到的信号加噪声的功率，它可以从接收信号中估计出。 三、仿真结果图
四、结论分析 从结果图中我们可以看出，在信噪比逐渐增大的过程中，未经均衡器均衡的差错率没有明显改善，可知系统中始终存在码间干扰造成的误码；经均衡器均衡后的差错率则有明显改善。 但我们同时也可以看到在信噪比较低情况下，均衡器均衡之后的误码率并没有明显改善，甚至没有未均衡的差错率低，这主要是因为噪声为随机信号，功率大时对源信号影响较大，而且均衡器不易跟踪；当我们把均衡器的步长调低后，跟踪能力增强，差错率降低。 附源程序代码： main_plot.m clear; clc; echo off; close all; N=10000; %指定信号序列长度 info=random_binary(N); %产生二进制信号序列 SNR_ in _dB=8:1:18; %AWGN信道信噪比 for j=1:length(SNR _in_ dB) [y, len ]=channel(info, SNR _in _dB(j)); %通过既有码间干扰又有白噪声信道
电子信息系 综合课程设计 基于Matlab的自适应均衡器设计 专业名称通信工程 班级学号 学生姓名 指导教师 设计时间2010.12.20~2011.1.7
课程设计任务书 专业：学号：学生姓名（签名）： 设计题目：基于Matlab的自适应均衡器设计 一、设计实验条件 实验室，Matlab软件 二、设计任务及要求 1. 课题要求系统学习时域均衡原理，掌握理论知识； 2. 首先进行时域均衡原理和算法设计，再在所用的仿真软件Matlab上对 设计进行仿真分析，最后写实验报告； 3. 对整个系统设计进行回顾，总结心得。 三、设计报告的内容 1.设计题目与设计任务（设计任务书） 2.前言（绪论）(设计的目的、意义等) 3.设计主体（各部分设计内容、分析、结论等） 4.结束语（设计的收获、体会等） 5.参考资料 四、设计时间与安排 1、设计时间：3周 2、设计时间安排： 熟悉实验设备、收集资料: 4天 设计图纸、实验、计算、程序编写调试: 7天 编写课程设计报告: 3天 答辩: 1天
基于Matlab的自适应均衡器设计 一、设计目的及意义： 通过本学期通信原理课程的学习，主要对数字信号系统的通信原理、传输机制等有了系统深入的了解。而实践性的课程设计能够起到提高综合运用能力，加强理论知识的学习，提高实验技术，启发创造新思想的效果。 此次课程设计是自适应均衡器设计。我们按照查找资料、软件选择、系统设计、仿真实现、结果优化这一流程进行。不仅使我们进一步巩固了课程知识，也提高了我们分析问题、解决问题的能力。 二、设计主体： 1 、设计原理 数字信号经过这样的信道传输以后，由于受到了信道的非理想特性的影响，在接收端就会产生码间干扰(ISI)，使系统误码率上升，严重情况下使系统无法继续正常工作。理论和实践证明，在接收系统中插入一种滤波器，可以校正和补偿系统特性，减少码间干扰的影响。这种起补偿作用的滤波器称为均衡器。 时域均衡是利用均衡器产生的时间波形去直接校正已畸变的波形，使包括均衡器在内的整个系统的冲击响应满无码间串扰条件。频域均衡是从校正系统频率特性出发，使包括均衡器的基带系统的总特性满足无失真传输条件；频域均衡在信道特性不变，且在传输低速数据时是适用的。而时域均衡可以根据信道特性的变化进行调整，能够有效地减小码间串扰，故在高速数据传输中得以广泛应用。 图1数字基带传输系统 在实际中，当数字基带传输系统（如图1）的特性 ()()ω ω ω ω R T G C G H) ( ) (=不 满足奈奎斯特第一准则时，就会产生有码间串扰的响应波形。现在我们来证明：
AM振幅调制解调器的设计自动化ＺＹ１２０２屈志平 设计方法：用模拟乘法器MC1496设计一振幅调制器，使其能实现AM 信号调制解调。 1.MC1496模拟乘法器 MC1496是双平衡四象限模拟乘法器。其内部电路和引脚如下图(a)(b)所示。其中VT1,VT2与VT3,VT4组成双差分放大器，VT5,VT6组成的单差分放大器用以激励VT1～VT4。VT7、VT8及其偏置电路组成差分放大器、的恒流源。引脚8与10接输入电压UX，1与4接另一输入电压Uy，输出电压U0从引脚6与12输出。引脚2与3 外接电阻RE，对差分放大器VT5、VT6 产生串联电流负反馈，以扩展输入电压Uy的线性动态范围。引脚14为负电源端（双电源供电时）或接地端（单电源供电使），引脚5外接电阻R5。用来调节偏置电流I5及镜像电流I0的值。
MC1496的内部电路图及引脚电路 2.振幅调制 振幅调制是使载波信号的峰值正比于调制信号的瞬时值的变换 过程。通常载波信号为高频信号，调制信号为低频信号。 表达式为，则调幅信号的表达式为： 3.同步检波 同步检波又分为叠加型同步检波和乘积型同步检波。利用模拟乘 法器的相乘原理， 实现同步检波是很方便的，其工作原理如下：在乘法器的一个输 入端输入振幅调制信号如抑制载波的双边带信号
，另一输入端输入同步信号（即载 波信号），经乘法器相乘，由式（4-4）可得输出信号U0（t）为 1.振幅调制器电路及仿真 载波Uc(t)频率为15MHZ,振幅为4.5V。调制信号U（t）频率为1KHZ,振幅为26mv,电阻、电容阻值如图2所示 MC1496构成的振幅调试器
第18卷 第3期Vol.18 No.3 重 庆 工 学 院 学 报 Journal of Chongq ing Institute of Technology 2004年6月 June.2004 【机械与电子】 基于LMS算法的自适应均衡器的MATLAB实现 尹丽丽,吴跃东 (江苏省淮安信息职业技术学院电子信息工程系,江苏淮安 223001) 摘要:介绍了基于最小均方算法(LMS算法)的自适应均衡器的原理和结构,针对用硬件实现L MS 算法的自适应均衡器存在的诸多缺点,利用MATLAB工具对各种结构形式的自适应均衡器在不同 信道模型下的收敛速度和精度进行仿真,并介绍了该仿真程序。 关键词:自适应均衡器;L MS算法;MATLAB 中图分类号:TN914 文献标识码:A 文章编号:1671-0924(2004)03-0061-02 MATLAB Realization of Automatic Adaptive Equalizer Based on LMS Algorithm YIN Li-li,WU Yue-dong (Depart ment of Electronic Information Engineering,Huaian Technical and Vocational School of Information,Huaian,223001,China) A bstract:This paper introduces the principle and structure of automatic adaptive equalizer based on LMS.As it has many dis- advantages,MATLAB tool can be used to simutate the convergence rate and precision of au kinds of automatic adaptive equaliz-er Under different informati channel madels.algorithm and the ways to realize it with MATLAB. Key words:automatic adaptive equalizer;LMS algorith m;MATLAB 0 引言 在一个实际的通信系统中,基带传输系统不可能完全满足理想的波形传输无失真条件,因而串扰几乎是不可避免的。当串扰造成严重影响时,必须对整个系统的传递函数进行校正,使其接近无失真传输条件。这种校正可以采用串接一个滤波器的方法,以补偿整个系统的幅频和相频特性。如果这种校正是在频域进行的,称为频域均衡;如果校正是在时域里进行,即直接校正系统的冲激响应,则称为时域均衡。随着数字信号处理理论和超大规模集成电路的发展,时域均衡正成为如今高速数据传输中所使用的主要方法。 1 系统构成及工作原理 目前时域均衡的最常用方法是在基带信号接收滤波器之后插入一个横向滤波器,它由一条带抽头的延时线构成,抽头间隔等于码元周期,每个抽头的延时信号经加权送到一个相加电路汇总后输出,其形式与有限冲激响应滤波器(FIR)相同,如图1所示。横向滤波器的相加输出经抽样送往判决电路。每个抽头的加权系数分别为W-N,W-N+1,…,W N,输入波形的抽样值序列为{X k},输出波形的抽样值序列为{Y k},则y k=∑ N i=-N W i X k-i,k=-2N,……,2N。 横向滤波器的特征完全取决于各抽头系数,而抽头系数的调整有两种方法:手工调整和自动调整。如果接收端知道信道的特性,包括信道冲激响应或频率响应,一般采用比较简单的手动调整方式。由于无线通信信道具有随机性和时变性,即信道特性事是未知的,信道响应是时变的,这就要求均衡器必须能够实时地跟踪无线通信信道的时变特性,可以根据信道响应自动调整抽头系数,我们称这种可以自动调整滤波器抽头系数的均衡器为自适应均衡器。 收稿日期:2003-11-03 作者简介:尹丽丽(1975-),女,安徽人,主要从事电子设计自动化教育与研究.
基于RLS算法实现自适应均衡器的MATLAB仿真 1. 实验目的 用RLS算法实现自适应均衡器，画出一次实验的误差平方的收敛曲线，给出最后设计滤波器系数。一次实验的训练序列长度为500。进行20次独立实验，画出误差平方的收敛曲线。 2. 实验原理 自适应均衡器的工作过程包含两个阶段，一是训练过程，二是跟踪过程。在训练过程中，发送端向接收机发射一组已知的固定长度训练序列，接收机根据训练序列设定滤波器的参数，使检测误码率最小。典型的训练序列是伪随机二进制信号或一个固定的波形信号序列，紧跟在训练序列后面的是用户消息码元序列。接收机的自适应均衡器采用递归算法估计信道特性，调整滤波器参数，补偿信道特性失真，训练序列的选择应满足接收机均衡器在最恶劣的信道条件下也能实现滤波器参数调整 图1自适应均衡试验框图
如图1所示，系统中使用两个独立的随机数发生器，一个用xn来表示，用来测试信道。另一个用v(n)来表示，用来模拟接收器中加性白噪声的影响。序列xn是xn=1的Bernoulli2序列，随变量xn具有零均值和单位方差。第二个序列v(n)具有零均值，其方差v由实验中需要的信噪比决定。均衡器有11个抽头。
3. MATLAB仿真 1. RLS法1次实验 clear; N=500; db=25; sh1=sqrt(10^(-db/10)); u=0.8; m=0.0001*sh1^2; error_s=0; for loop=1:1 w=zeros(1,11)'; p=1/m*eye(11,11); V=sh1*randn(1,N ); Z=randn(1,N)-0.5; x=sign(Z); for n=3:N; M(n)=0.3*x(n)+0.9*x(n-1)+0.3*x(n-2); end z=M+V; for n=8:N; d(n)=x(n-7); end for n=11:N; z1=[z(n) z(n-1) z(n-2) z(n-3) z(n-4) z(n-5) z(n-6) z(n-7) z(n-8) z(n-9) z(n-10)]'; k=u^(-1).*p*z1./(1+u^(-1).*z1'*p*z1);
课程名称高频电子线路 实验项目振幅调制器（利用乘法器）成绩 学院信息学院专业 学号姓名 实验时间实验室指导教师 一.实验目的 1.掌握用集成模拟乘法器实现全载波调幅和抑制载波双边带调幅的方法与过程，并研究已 调波与二输入信号的关系。 2.掌握测量调幅系数的方法。 3.通过实验中波形的变换，学会分析实验现象 二.实验设备 1.双踪示波器 2.高频信号发生器 3.万用表 4..清华科教TPE-GP2型高频电路实验箱及G3实验板板 三.实验内容 1.直流调制特性的测量 2.实现全载调幅波 3.实现抑制载波调幅 四.实验步骤及记录（包括数据、图表、波形、程序设计等） 实验电路图：
步骤： 1. 调RP2电位器使载波输入端平衡：在调制信号输入端IN2加峰值为100mV,频率为1KHz 的正弦信号，调节RP2电位器使输出端信号最小，然后去掉输入信号。 2.在载波输入端IN1加峰值UCm为10mv，频率为100KHz的正弦信号，用万用表测量A，B之间的电压VAB，用示波器观察OUT输出端的波形，以VAB=0.1v为步长，记录RP1由一端调至 另一端的输出波形及峰值电压，注意观察相位变化，根据公式U0=KVABUCm计算出系数K值。
πt(mV)，将低频信号VS(t)=VSsin2 3. 调节RP1使VAB=0.1V，载波信号仍为VC(t)=10sin25 ? 10 л×10^3t(mV)加至调制器输入端IN2，画出VS=30 mV和100mV时的调幅波形（标明峰-峰值与谷-谷值）并测出其调制度m。 4. 加大示波器扫描速率，观察并记录m=100﹪和m﹥100﹪两种调幅波在零点附近的波形情况。 5. 载波信号VC(t)不变，将调制信号改为VS(t)=100sin2π×10^3t(mV)调节RP1观察输出波形VAM（t）的变化情况。 πt(mV)信号，调制6. 调RP1使调制端平衡，并在载波信号输入端IN1加VC(t)=10sin5 10 ? 信号端IN2不加信号，观察并记录输出端波形。 7. 载波输入端不变，调制信号输入端IN2加VS(t)=100sin2×10^3t(mV)信号，观察记录波形，并标明峰-峰值电压。 8. 加大示波器扫描速率，观察记录已调波在零点附近波形，比较它与m= 100﹪调幅波的区别。 9.所加载波信号和调制信号均不变，微调RP2为某一个值，观察记录输出波形。 数据及图像：
课程设计 班级： 姓名： 学号： 指导教师： 成绩： 电子与信息工程学院 信息与通信工程系
目录 一、摘要 (2) 二、振幅调制原理 ............................................................... 错误!未定义书签。 2.1振幅调制产生原理…............................................................. 错误!未定义书签。 2.2AM和DSB调幅电路.................... 错误!未定义书签。 2.2.1标准调幅波（AM）产生原理 (3) 2.2.2双边带调幅（DSB）产生原理....................................... 错误!未定义书签。 三、MULTISIM中电路的工作原理及参数选取错误!未定义书签。 3.1标准调幅波（AM）的实现….............................................. 错误!未定义书签。 3.1.1 Multisim工作原理图…..................... 错误!未定义书签。 3.1.2电路的主要器件选取与参数选择………………………………. 错误!未定义书签。 3.2抑制载波的双边带调幅波(DSB)的实现 ...................... 错误!未定义书签。 3.2.1 Multisim工作原理图.......................... 错误!未定义书签。 3.2.2电路的主要器件选取与参数选择………………………………………错误!未定义书签。 四、个人总结 .......................................................................... 错误!未定义书签。 五、参考文献 ....................................... 错误!未定义书签。
一种高效大功率调制器的设计 摘要：本文针对行波管发射机调制器的设计，提出了具体的解决方案。着重讨 论了IGBT开关管、调制器与高压电源的设计方法。表明所设计的高压调制器适用于宽带行波管发射机的电路，稳定效率高、可靠性高。 关键词：AC/DC变换、高压变压器、高压倍压、宽带行波管、 1．引言 我国雷达事业经过几代人的刻苦努力、共同奋斗、取得了辉煌的成就，进而 推动雷达发射机技术突飞猛进的发展。利用雷达发现目标并进行高精度跟踪测量 是监测和研究的重要手段；作为雷达核心组成部分之一的发射机，必须为雷达提 供大功率宽带的射频能量，使之能探测更远而复杂的目标，适应复杂多变的电磁 环境。因此研制精密脉冲调制器的设计是保证发射机射频脉冲质量的关键，高效 率高可靠性的调制器对发射机至关重要。 2．调制器设计 2.1 总体概述 雷达发射机的工作形式主要有集中放大式发射机和分布放大式发射机两种。 通常我们采用微波真空发射机使用一路高压调制器进行调制放大，所以通常使用 集中放大式。 高压调制器本质上是一个功率转换器，其任务是为放大管提供合乎要求的高压。将初级送来的三相交流电，先进行整流滤波得到变成直流电，实现ＡＣ／Ｄ Ｃ电压的变换。通过逆变电源进行高频逆变，变成高频的交变电压，又实现ＤＣ ／ＡＣ电压的转换，最后通过高频升压变压器，整流或倍压电路，输出高压加以 调制输送放大器，高压通过采样，将电压信号进行反馈与基准电压信号相比教， 进行信号的相关处理形成闭环锁定。产生开关管ＩＧＢＴ功率管相应的ＰＷＭ控 制信号，利用闭环反馈实现输出高压的精确稳定控制．框图如下所示：高压调制系统组成原理框图如下 目前开关电源技术的电源具有体积小、重量轻、稳定度高、控制精度高、纹 波小、保护全、响应速度快等优点，因此开关电源技术将在高压电源中有更广泛 的应用。 2.2 设计参数选择 在高压调制器设计过程中，高频信号ＤＣ／ＡＣ变换是很重要的组成部分。 逆变电路具有控制简单，串联谐振电路采用大功率开关器件组成，选用IGBT开关管作为串联谐振的高频逆变转换器，工作频率高于谐振频率。在IGBT的选择过程中要充分考虑余量。高压变压器难点主要体现在高频情况下线圈、漏感及分布电 容的影响，高压情况下绝缘性能的影响，解决变压器的绝缘问题与抑制分布电容 影响之间存在矛盾， 2.2.1 开关管IGBT IGBT所承受的最大电压为前端送来三相整流电压，考虑到电网电压的冲击和 纹波，以及负载变化产生的电压波动，为了达到固态调制器输出几十kV 的脉冲 电压的目的，调制开关采用几百只IGBT 串并联工作。图5 中的均压网络保证了每个IGBT 上的电压分布均匀，避免IGBT 瞬时过压损坏；驱动电路为IGBT 提供触发脉冲，这些电路浮动在高压上，用光纤来传输触发脉冲和保护信号，是一种有效可行的方法；限流电阻在负载打火时，可保护IGBT 不会因过流而损坏；
自适应信号处理RLS 的自适应均衡实验 一 实验目的： 考察特征值扩散度u 对RLS 算法的影响，比较LMS 和RLS 算法，进一步了解RLS 算法。 二 实验原理和要求： 在本实验中，采用指数加权因子1λ=的RLS 算法，设计线性离散通信信道的自适应均衡器。系统框图如图 1所示，该系统由两个独立数发生器，一个用来产生测试信道信号n x ，一个用来模拟接收器中加性白噪声的影响。随机序列 {}n x 由Bernoulli 序列组成，1n x =±，随机变量n x 具有零均值和单位方差。随机 数发生器2产生的序列()v n 具有零均值，其方差2 v σ由实验中需要的信噪比决定。 均衡器有11个抽头。 随机噪声发生器(2) 延迟 自适应横向滤波器 随机噪声 发生器(1) 信道 ∑ ∑ n x () v n () e n - + 图 1： 自适应均衡计算机实验的框图 信道的脉冲响应用升余弦表示为： 121cos (2)2n n n h W π??? ??+- , =1,2,3? ???=????? ? 0, ?其他 其中W 控制幅度失真的大小，也控制着信道产生的特征值扩展。在时刻n ，均衡器第1个抽头输入为： 3 1 ()()()k k u n h x n k v n == -+∑ 均衡其输入的11个抽头(),(1),,(10)u n u n u n -- 相关矩阵R 为
(0)(1)(2)00(1)(0)(1)(2)0(2)(1)(0)(1)00(2)(1)(0)00 (0)r r r r r r r r r r r R r r r r ????????=? ????????? 其中 2 222 123122313 (0)(1)(2)v r h h h r h h h h r h h σ=+++=+= 123,,h h h 由式(3)中参数W 的值确定。 三 实验内容和过程 本实验分为两个部分：第一部分为高信噪比的情况，第二部分为低信噪比的情况。信噪比可以表示为： 2 2S N R 10l g x v σσ= 已知 2 1 x σ=，从而可得 1S N R 2 10 10 v σ- ?= 计算的实验参数如表 1所示。 表 1： RLS 自适应均衡试验参数 W 2.9 3.1 3.3 3.5 (0)r 1.0963 1.1568 1.2264 1.3022 (1) r 0.4388 0.5596 0.6729 0.7774 (2) r 0.0481 0.0783 0.1132 0.1511 m in λ 0.3339 0.2136 0.1256 0.0656 m ax λ 2.0259 2.3761 2.7263 3.0707 max min ()/R χλλ= 6.0782 11.1238 21.7132 46.8216 第一部分：信噪比=30dB 。当信噪比为30dB(即方差2 0.001 v σ=)改变W 或特 征值扩散度时，RLS 算法的学习曲线如图 所示：