基于微波侦听系统的信号处理研究

论文摘要

本论文围绕微波侦听系统的实际项目展开,旨在完成其抗噪声性能研究。原微波侦听系统通过对声激励引起介质振动的无阻尼、高灵敏度遥测,实现了声信号的还原,但其工作条件为理想的环境,系统不具备抗干扰性能,无实战应用能力。本文给出了一种较完善的微波侦听系统方案。在从数学角度证明系统回波信号可解调的基础上,引入伺服系统控制源信号与回波信号在频域上的合成同步,产生I/Q两路正交信号,对衰减后的源信号进行调制,生成对消信号,实现载波对消由点频向调频的体制转变。依据调频系统的回波差频与距离的关系,解决一维距离上的抗干扰问题。本文根据HFSS对不同参数匹配双T的仿真实验,确定载波对消合成器单臂外形的最佳尺寸为80×40×40mm,内置金属片尺寸为20×20×2mm,内置金属棒尺寸为φ=0.5mm,h=55mm,材料为理想电导体。这种新式载波对消合成器的对消度为-14～-48dB。此外,在分析微波侦听系统的噪声来源基础上,指出噪声抑制的方法。提出以小波阈值去噪作为基点,通过对比各种阈值准则在同一语音信号背景下的仿真实验结果,得到选择“db5”小波基和penalty阈值准则的可行性。针对微波侦听系统的实际信号进行了阈值去噪的仿真实验,得到了较为理想的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的意义
• 1.2 国内外侦听技术的发展状态
• 1.2.1 国外侦听技术的发展状态
• 1.2.2 国内侦听技术的发展状态
• 1.3 本文研究的主要内容及论文框架
• 2 侦听技术的一般理论与常用技术
• 2.1 常用侦听技术
• 2.1.1 有线侦听
• 2.1.2 激光红外侦听
• 2.1.3 纳米侦听
• 2.1.4 软件无线电侦听
• 2.1.5 光缆侦听
• 2.1.6 微波侦听
• 2.2 侦听系统的方案比较
• 2.3 微波侦听技术的理论基础
• 2.4 微波侦听的设计
• 2.4.1 系统指标的提出
• 2.4.2 系统的结构
• 2.4.3 系统的装调与实验结果
• 2.4.4 微波侦听系统的实现
• 3 微波侦听系统的载波对消技术
• 3.1 载波对消技术的一般原理
• 3.2 窄带载波对消方法及信号分析
• 3.3 宽带载波对消方法实现
• 3.3.1 宽带载波对消的意义
• 3.3.2 宽带载波对消方案
• 3.4 仿真实验
• 3.4.1 标准波导匹配双 T仿真实验
• 3.4.2 最优尺寸匹配双T仿真实验
• 3.4.3 仿真实验结果对比
• 4 微波侦听系统回波信号的噪声抑制
• 4.1 微波侦听系统的噪声分析
• 4.1.1 系统噪声分析
• 4.1.2 非目标声源噪声
• 4.2 噪声抑制的方法
• 4.2.1 系统器件的改善
• 4.2.2 信号的小波去噪处理
• 4.3 小波去噪的基本原理
• 4.4 语音信号的小波去噪性能评价标准
• 4.4.1 信噪比
• 4.4.2 信噪比增益
• 4.4.3 均方根误差
• 4.4.4 误差指标
• 4.4.5 语谱图
• 4.5 小波去噪基本方法的一般描述
• 4.5.1 模极大值法
• 4.5.2 屏蔽去噪法
• 4.5.3 平移不变量小波去噪法
• 4.5.4 阈值去噪
• 4.5.5 硬阈值和软阈值
• 4.6 仿真实验
• 4.6.1 仿真实验的思路
• 4.6.2 仿真实验的步骤
• 4.6.3 微波侦听系统实验数据的去噪分析
• 5 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录