[01592230]宽带复杂信号实时捕获与合成技术

科学研究和重大工程大量面对诸如深空探测、模拟核爆、战场环境下雷达回波等瞬态复杂信号。它们带宽极高、波形特征丰富，实时捕获(采集和处理)是获取其重要信息的前提；同时，产生信号的真实场景往往难以复现或风险代价极高，通过信号合成技术进行模拟至关重要。这些都对信号实时捕获与合成技术及相关科学仪器提出了迫切的需求。提高采样率和处理速度是实现宽带复杂信号实时捕获与合成的核心。但器件水平的提升无法应对信号带宽、波形任意化程度的急剧上升；多路信号之间最高皮秒量级的精密同步要求，已接近系统时钟抖动，传统技术手段无能为力。这些突出矛盾使得该技术成为测试领域公认的国际难题。项目针对高采样率、高捕获率、高精度同步等技术难题，通过方法创新突破器件瓶颈，利用国产核心器件实现相关测试设备的研制，打破了国外垄断和封锁。主要发明创新如下：提出基于频谱扩展的伪插值及自适应综合校正方法，发明大规模并行波形捕获与合成技术，突破了器件特性对并行路数的限制(国际上首次实现4路以上DAC波形合成)，使采样率超越器件水平数倍甚至数十倍成为现实。实现20GSPS采样率信号捕获与2GSPS波形合成。提出信号样点多体交叉阵列映射方法，发明极高波形捕获率技术，解决了高采样率下波形实时处理难题，降低了捕获过程中的死区时间，提高了波形捕获率这一衡量系统实时性的核心指标。在20GSPS采样率下实现200万幅／秒的极高捕获率(目前国际最高为100万幅／秒，美国安捷伦和德国罗德施瓦茨公司)。提出内嵌式相位校准和主动补偿方法，发明多通道精密信号同步技术，突破了布局布线和时钟抖动的制约，实现了100皮秒内的同步精度(目前仅美国安捷伦公司达到相同指标)。解决了多目标信号合成的核心难题，在飞机防撞测试应用中，模拟出多达154个不同方位、高度和距离的飞行目标信号，达到目前国外唯一商用机载防撞系统(TCAS)测试设备美国Aeroflex公司IRIS2000水平。作为第一负责单位编制GB／T15289等3项国家标准和2项军用标准；申请发明专利68项(美国专利1项)，授权41项，获转让费858万元；登记软件著作权3项；在IEEE等刊物发表SCI／EI论文65篇；获省部级一等奖3项。研制出高性能示波器、任意波形发生器等仪器，经全球知名仪器仪表制造商优利德量产，新增产值6．44亿元，产品约30％远销美、德、巴西等国，使中国从该类仪器的完全进口国跃居为重要出口国，推动了仪器行业的技术进步。成果应用于爆轰试验中，解决了飞片轨迹等瞬态信息的获取问题；实现了深空探测波形的捕获，大幅提高了探测目标精度；在国产大飞机、大型运输机和新型战机中，有效解决了其重大机载装备的研制和保障难题。成果改变了中国宽带复杂信号实时捕获与合成技术长期受制于人的局面，为尖端科学研究和国家重大工程提供了有力支撑。