幅頻調(diào)制激光信號(hào)的識(shí)別方法技術(shù)

一種幅頻調(diào)制信號(hào)的識(shí)別方法，包括步驟：經(jīng)位相調(diào)制的脈沖激光通過光電管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)示波器測量電信號(hào)，得到所述脈沖激光的時(shí)間波形；計(jì)算并濾除脈沖激光的時(shí)間波形的基底，得到分析信號(hào)f(t)；根據(jù)位相調(diào)制頻率，構(gòu)造出過完備字典；利用過完備字典對分析信號(hào)f(t)進(jìn)行稀疏分解，獲得特征稀疏表示系數(shù)；根據(jù)特征稀疏表示系數(shù)對信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，得到幅頻調(diào)制深度，最后，對重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到分析信號(hào)的頻譜。本發(fā)明專利技術(shù)有效抑制噪聲的影響，提高了幅頻調(diào)制深度的識(shí)別精度，與直接傅里葉變換的方法相比，可以提高頻率識(shí)別的準(zhǔn)確度。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及幅頻調(diào)制信號(hào)，特別是一種激光信號(hào)中幅頻調(diào)制信號(hào)的識(shí)別方法。
技術(shù)介紹
在高功率激光領(lǐng)域，特別是應(yīng)用在慣性約束核聚變技術(shù)中的大規(guī)模高功率激光器，為了抑制受激布里淵散射同時(shí)降低熱斑影響，在前端系統(tǒng)引入位相調(diào)制技術(shù)，使得激光頻譜被展寬。被展寬的頻譜在大規(guī)模激光裝置中傳輸時(shí)，由于光纖中的群速色散效應(yīng)，以及保偏光纖的退偏振現(xiàn)象，還有增益介質(zhì)不均勻的增益帶寬等因素，共同作用使得被展寬的頻譜在激光裝置中受到了不均勻的頻譜透過率影響，致使不同頻率的光在激光裝置中的具有不同的透過率，從而導(dǎo)致了激光的頻率調(diào)制一部分轉(zhuǎn)換為幅度調(diào)制，這種現(xiàn)象被稱為高功率激光器中的幅頻調(diào)制效應(yīng)。幅頻調(diào)制效應(yīng)嚴(yán)重危害高功率激光裝置的運(yùn)行，所以需要被及時(shí)地檢測與甄別。然而，在實(shí)際操作中，受信號(hào)噪聲的影響，幅頻調(diào)制信號(hào)的調(diào)制深度識(shí)別精度低，直接對幅頻調(diào)制信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，容易產(chǎn)生偽頻譜。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)專利的目的在于提供一種幅頻調(diào)制信號(hào)的識(shí)別方法，解決目前甄別過程中存在的識(shí)別精度低的問題。本專利技術(shù)裝置的技術(shù)方案如下：一種幅頻調(diào)制信號(hào)的識(shí)別方法，其特征是，該方法包括下述步驟：步驟一：經(jīng)位相調(diào)制的脈沖激光通過光電管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)示波器測量電信號(hào)，得到所述脈沖激光的時(shí)間波形；步驟二：計(jì)算并濾除脈沖激光的時(shí)間波形的基底，得到分析信號(hào)f(t)，具體是：選取測量信號(hào)中間帶有幅頻調(diào)制信號(hào)部分I0，對帶有幅頻調(diào)制信號(hào)部分I0進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得到基底信號(hào)Ibase，幅頻調(diào)制信號(hào)部分I0與基底信號(hào)Ibase的差值，即為分析信號(hào)f(t)；步驟三：根據(jù)位相調(diào)制頻率，構(gòu)造出過完備字典，過完備字典的原子向量公式如下：gk(t)＝sin(2πfmt+φn)式中，相位φn＝2πn/N，頻率fm＝f0+(m/M-0.5)Δf，n∈[0,N)，m∈[0,M)，f0為中心頻率，Δf為頻譜寬度，N為相位的采樣數(shù)，M為頻率的采樣數(shù)；步驟四：利用過完備字典對分析信號(hào)f(t)進(jìn)行稀疏分解，獲得特征稀疏表示系數(shù)；步驟五：根據(jù)特征稀疏表示系數(shù)對信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，得到幅頻調(diào)制深度，最后，對重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到分析信號(hào)的頻譜。所述步驟三中，過完備字典的原子向量采用正弦或余弦函數(shù)，頻率中心值為位相調(diào)制頻率與位相調(diào)制頻率的和頻差頻值，相位0-2π范圍內(nèi)均勻采樣。利用過完備字典對分析信號(hào)f(t)進(jìn)行稀疏分解，根據(jù)特征稀疏表示系數(shù)對信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，可以有效的抑制噪聲的影響，提高了幅頻調(diào)制深度的識(shí)別精度，與直接傅里葉變換的方法相比，可以提高頻率識(shí)別的準(zhǔn)確度。附圖說明圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例的流程圖；圖2是脈沖激光的時(shí)間波形圖；圖3是脈沖激光的分析信號(hào)圖；圖4是脈沖激光的重構(gòu)信號(hào)圖；圖5是脈沖激光的傅里葉頻譜圖。圖6是脈沖激光的頻譜圖；具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說明，但不應(yīng)以此限制本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。圖1為本專利技術(shù)所述方法的流程圖，如圖所示，包括以下步驟：S1：脈沖激光通過光電管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，高速示波器測量電信號(hào)得到脈沖激光的時(shí)間波形。本實(shí)施例中脈沖激光的時(shí)間波形如圖2所示。S2：選取測量信號(hào)中間帶有幅頻調(diào)制信號(hào)的部分I0，對這部分信號(hào)進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得到基底信號(hào)Ibase。分析信號(hào)f(t)為I0，Ibase的差值。本實(shí)施例中脈沖激光的分析信號(hào)如圖3所示。S3：構(gòu)造出過完備字典，字典中的原子向量gk(t)采用正弦或余弦函數(shù)，在本實(shí)施例中原子向量gk(t)＝sin(2πfmt+φn)，式中，相位φn＝2πn/N，頻率fm＝f0+(m/M-0.5)Δf，n∈[0,N)，m∈[0,M)，f0為中心頻率，Δf為頻譜寬度，N為相位的采樣數(shù)，M為頻率的采樣數(shù)；在本實(shí)施例中位相調(diào)制加載的電信號(hào)頻率3GHz，20GHz，并考慮到它們的和頻差頻值，原子向量的中心頻率f0選在3GHz，6GHz，9GHz，12GHz，15GHz，17GHz，20GHz，23GHz，26GHz，共9個(gè)，頻譜寬度Δf＝300MHz。字典中的原子向量的個(gè)數(shù)9×M×N。S4：將得到的測試信號(hào)的向量表示利用超完備字典進(jìn)行稀疏分解。為了逼近分析信號(hào)f(t)，首先從過完備字典中挑選最佳匹配的原子向量，即滿足：這樣分析信號(hào)f(t)分解為最佳原子上的分量和殘余分量兩部分，即R1f(t)是對原信號(hào)進(jìn)行的第一次分解后的殘余分量。對每次分解后的殘余分量不斷進(jìn)行分解過程，即：式中滿足S5：經(jīng)過j步分解后，信號(hào)被分解為重構(gòu)信號(hào)與殘余分量的和：本實(shí)施例中脈沖激光的重構(gòu)信號(hào)如圖4所示。根據(jù)重構(gòu)信號(hào)，得到幅頻調(diào)制的深度。幅頻調(diào)制的深度定義為：圖5是對分析信號(hào)直接傅里葉變換得到的脈沖激光的傅里葉頻譜圖，在與位相調(diào)制頻率、位相調(diào)制頻率的和頻差頻值偏差較遠(yuǎn)處的0.92GHz存在偽頻譜。對重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到分析信號(hào)的頻譜。實(shí)施例中脈沖激光的頻譜如圖6所示，主要的頻譜成分3.15GHz，6.11GHz，15.01GHz，17.06GHz，有效的抑制了偽頻譜的產(chǎn)生，提高了頻率識(shí)別的準(zhǔn)確度。。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種幅頻調(diào)制信號(hào)的識(shí)別方法，其特征是，該方法包括下述步驟：步驟一：經(jīng)位相調(diào)制的脈沖激光通過光電管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)示波器測量電信號(hào)，得到所述脈沖激光的時(shí)間波形；步驟二：計(jì)算并濾除脈沖激光的時(shí)間波形的基底，得到分析信號(hào)f(t)，具體是：選取測量信號(hào)中間帶有幅頻調(diào)制信號(hào)部分I0，對帶有幅頻調(diào)制信號(hào)部分I0進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得到基底信號(hào)Ibase，幅頻調(diào)制信號(hào)部分I0與基底信號(hào)Ibase的差值，即為分析信號(hào)f(t)；步驟三：根據(jù)位相調(diào)制頻率，構(gòu)造出過完備字典，過完備字典的原子向量公式如下：gk(t)＝sin(2πfmt+φn)式中，相位φn＝2πn/N，頻率fm＝f0+(m/M?0.5)Δf，n∈[0,N)，m∈[0,M)，f0為中心頻率，Δf為頻譜寬度，N為相位的采樣數(shù)，M為頻率的采樣數(shù)；步驟四：利用過完備字典對分析信號(hào)f(t)進(jìn)行稀疏分解，獲得特征稀疏表示系數(shù)；步驟五：根據(jù)特征稀疏表示系數(shù)對信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)，得到幅頻調(diào)制深度，最后，對重構(gòu)信號(hào)進(jìn)行傅里葉變換，得到分析信號(hào)的頻譜。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種幅頻調(diào)制信號(hào)的識(shí)別方法，其特征是，該方法包括下述步驟：步驟一：經(jīng)位相調(diào)制的脈沖激光通過光電管轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)示波器測量電信號(hào)，得到所述脈沖激光的時(shí)間波形；步驟二：計(jì)算并濾除脈沖激光的時(shí)間波形的基底，得到分析信號(hào)f(t)，具體是：選取測量信號(hào)中間帶有幅頻調(diào)制信號(hào)部分I0，對帶有幅頻調(diào)制信號(hào)部分I0進(jìn)行多項(xiàng)式擬合，得到基底信號(hào)Ibase，幅頻調(diào)制信號(hào)部分I0與基底信號(hào)Ibase的差值，即為分析信號(hào)f(t)；步驟三：根據(jù)位相調(diào)制頻率，構(gòu)造出過完備字典，過完備字典的原子向量公式如下：gk(t)＝sin(2πfmt+φn)式中，相位φn...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧興華，范薇，黃燦鴻，汪小超，李學(xué)春，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31