微波非接触振动测量的信号处理研究

摘要

本文在微波侦听技术和宽带载波对消理论的基础上,围绕微波侦听技术的理论和实际项目展开,旨在完成三角波调频体制下,提高微波侦听系统抗干扰能力的研究。微波侦听系统通过对目标声源引起的介质振动进行高灵敏度的遥测,以还原语音信息,其核心技术可移植于遥测、医疗、救护等多个领域。
　　 原始微波侦听系统为理想环境下的单频信号系统,信息容量小,抗干扰能力弱,不适合实际复杂环境应用。以匹配双T为核心的宽带载波对消系统实现了微波侦听系统由单频信号向三角波调频体制的转变。在此基础上,引入距离门的应用,即系统回波的差拍信号频率与距离有单值对应关系,通过得到被测目标距离,可得到一个与此距离对应的差频值。通过距离门技术,就可能在一维距离上对目标源和非目标源振动进行选择,从而滤除部分干扰信号。论文通过对滤波器性能的讨论,分析了与FIR滤波器相比,多相滤波器作为距离门的优点,并对差拍信号的处理进行了仿真和计算。
　　 经下变频后的干扰信号如果其中心频率与距离门差频值相近,以及可能产生的多径效应,将使距离门的作用受到限制。论文讨论了自适应算法的原理,进而引出自适应波束形成的理论,以通过自适应波束形成来提高系统抗干扰的性能。在窄带信号模型的基础之上,利用分块NLMS算法和滤波器组获得时域宽带自适应波束形成结果,以及利用CSM算法获得频域宽带自适应波束形成结果。随后,论文对8阵元均匀线阵天线进行了仿真,系统中心频率9.2GHz,带宽为500MHz,符合X波段的使用要求,并提出了阵列天线处理的微波侦听系统框图。
　　 此外,论文指出一种利用EMD分解和自适应干扰对消相结合的语音信号去噪的方法。与EMD分解的去噪仿真结果相比,论文方法所得信号的信噪比有明显提高,得到了较为理想的结果。